La luz visible (~500 THz) y los rayos gamma (~100 EHz) son radiación electromagnética, pero podemos reflejar la luz visible usando un espejo de vidrio, pero no los rayos gamma. ¿Porqué es eso?
Mira el espectro electromagnético:
Las frecuencias visibles tienen longitudes de onda de micras, metros
Los rayos gamma tienen una longitud de onda de metros, picómetros.
En física, hay dos marcos principales, el marco clásico, que incluye la electrodinámica de Maxwell, la mecánica de Newton y las teorías derivadas, y el marco mecánico cuántico que se vuelve necesario para distancias pequeñas y altas energías, donde gammas (fotones), electrones, átomos, nucleones , pertenecen las celosías.
La onda electromagnética clásica emerge de millones de fotones superpuestos. Las ecuaciones de Maxwell describen muy bien el comportamiento de los rayos de luz cuando se dispersan o reflejan o interactúan en general para distancias macroscópicas y pequeñas energías. La reflexión, clásicamente, necesita una superficie muy plana para que se conserven las fases de las ondas reflejadas. Dependiendo del material, los haces clásicos pueden absorberse, descoherirse al reflejarse desde muchas fuentes puntuales o reflejarse coherentemente si la dispersión es elástica (los espejos dispersan la luz entrante de manera elástica y coherente).
Sin embargo, los rayos gamma nos obligan a ir al nivel micro, debido a la longitud de onda muy pequeña que los describe como un haz de luz.
Uno tiene que mirar los detalles de la superficie, y si una superficie lisa clásica para reflexiones clásicas puede modelarse para gammas, y la respuesta es, no, no puede.
El espacio entre los átomos en la mayoría de los sólidos ordenados es del orden de unos pocos ångströms (unas pocas décimas de nanómetro).
Para longitudes de onda de micras (luz óptica), los campos creados por átomos con distancias de angstrom en la red parecen suaves y se pueden modelar de forma clásica.
Los rayos gamma considerados como un haz de luz clásico, con sus longitudes de onda de picómetro, ven principalmente el espacio vacío entre los átomos del sólido.
Un análisis alternativo, aún dentro del marco cuántico, sería considerar los fotones que componen la luz y la incertidumbre de Heisenberg. en la ubicación del fotón. Para las pequeñas longitudes de onda de los rayos gamma, los fotones ven principalmente el espacio vacío.
10^{-6)$ en lugar de $ 10^{-6}$ .La razón por la que se basa en algo llamado la frecuencia de plasma del metal de un espejo. Un metal, como usted puede saber, se compone de una serie de núcleos de átomos (iones, efectivamente) - núcleos, junto con algunos, pero no todos, de sus electrones enlazados - que contribuyen con los electrones más externos restantes de sus formas libres a una comunidad. "mar de electrones" compartido: algo así como un enlace covalente omnidireccional distribuido gigante que se extiende por todo el cristal de metal (aquí solo estamos considerando un solo cristal por simplicidad). Los electrones se cuantifican en toda la extensión del cristal y forman efectivamente una especie de "gas" que impregna todo el metal.
Cuando una onda electromagnética se acerca a ese gas, las cargas libres dentro de él, los electrones, comienzan a oscilar y, al hacerlo, establecen otra onda que sale al mismo tiempo que la primera entra. Esto comienza tan pronto como el la primera ola comienza a incidir.
Sin embargo, si la oscilación de la onda es lo suficientemente rápida, los electrones no pueden seguir el ritmo debido a su masa y, por lo tanto, no pueden formar la onda reflejada. La frecuencia a la que esto ocurre se denomina frecuencia de plasma del metal (y es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de la masa, de modo que una partícula de gran masa tendría una frecuencia de plasma más baja). El nombre proviene del hecho de que el metal puede considerarse en cierto sentido como una especie de "plasma sólido": iones con electrones libres, la diferencia con lo que la mayoría de la gente considera un "plasma" es que aquí los iones no son libres. moverse por sus propios medios.
De aquí:
http://www.wave-scattering.com/drudefit.html
la frecuencia del plasma para el cobre es de unos 2,0 PHz, lo que correspondería a una longitud de onda de unos 150 nm, en el rango ultravioleta. Si somete el cobre a ondas EM a una frecuencia mucho más alta que esta, pasarán directamente a medida que los electrones las ignoren.
La idea mencionada aquí sobre los fotones que "encajan entre" átomos o "a través" de su pelusa de electrones no es del todo correcta. La transparencia aparece mucho antes de llegar a longitudes de onda más pequeñas que la distancia interatómica; por ejemplo, sus 150 nm son del orden de aproximadamente mil veces la distancia interatómica de un metal. Es cierto que si tuviera que hacerlo tan pequeño, técnicamente "vería" la estructura de los átomos en el sentido de que ahora son más grandes que el radio de desenfoque (es decir, el tamaño por debajo del cual un objeto aparecerá borroso y por lo tanto indistinto para el rayos debido a la difracción), pero la transparencia real llega mucho antes de ese punto debido a este efecto.
La reflexión es causada por electrones que reaccionan al campo electromagnético al oscilar a la misma frecuencia. Cuando hacen esto, emiten radiación de la misma frecuencia que la luz entrante y esto se observa como un reflejo. Esto funciona bien si la frecuencia EM está cerca de las frecuencias propias de los electrones. Cuando la frecuencia es muy alta, los electrones son simplemente demasiado masivos y las fuerzas que los retienen no son lo suficientemente fuertes (piense en una masa en un resorte) para seguir el campo eléctrico. Entonces los rayos gamma pueden atravesar la materia.
Dubu
Mate
rubenvb
volker siegel