¿Pueden oscilar los fotones?

Creo que puede ser un poco engañoso pensar siempre en la luz como una colección de fotones. Ver los comentarios de John Rennie en este post , por ejemplo.

Con respecto a la construcción de su espejo, sí, la luz puede moverse cuando construye una cavidad, pero la longitud del camino óptico debe ser un múltiplo entero de la longitud de onda de la luz (la luz está en resonancia con la cavidad). Cuando está fuera de resonancia, la cavidad no puede soportar la oscilación de coherencia de la luz. Además, dibujaste espejos planos, pero en la práctica los espejos necesitarían algunas curvaturas para compensar la divergencia de la luz que se propaga. El primer dibujo se parecerá a una cavidad de pajarita y el segundo a una cavidad de Fabry-Perot.

Con respecto a la posibilidad de que "la velocidad del fotón sea cero", eso es incorrecto. En sentido microscópico, la velocidad del fotón es siempre$c$, aunque cuando pasa a través de un medio ópticamente denso, puede medir que la velocidad de grupo de la luz es menor que$c$debido al índice de refracción (esta es una descripción macroscópica, no microscópica).

Ahora veamos el segundo dibujo, por ejemplo. La luz forma una onda estacionaria y, en la superficie del espejo, la amplitud de la luz es cero, por lo que no hay probabilidad de detectar un fotón justo en la superficie.

Primero, no puede mover un espejo, que tiene una masa en reposo más rápida que la luz para reemplazar la fuente de luz. pero ignoremos eso y digamos que hay un fotón rebotando entre dos espejos perfectos. Esto se llama un reloj de fotones.

Ahora los fotones se dispersan elásticamente, eso se llama dispersión de Rayleigh desde un espejo, esa es la única forma de mantener la energía y las fases de los fotones y construir una imagen especular. Ahora bien, en el caso de la dispersión elástica, la energía del fotón se mantiene, por lo que en el caso de un espejo perfecto, esto puede durar para siempre. Por supuesto, no hay espejos perfectos, por lo que después de un tiempo el fotón será absorbido o dispersado inelásticamente y perderá energía o cederá toda su energía al electrón del átomo absorbente.

Cuando el fotón se dispersa elásticamente de un átomo de un espejo, su función de onda, que describe su descripción de probabilidad para todo el espacio, cambiará cambiando la dirección del vector de velocidad del fotón. Todo lo demás, todas las demás características del fotón se mantienen, esta es la única forma de construir una imagen especular.

Entonces, su pregunta, si el fotón se está desacelerando o no, no es así. Los fotones siempre viajan a una velocidad c en el vacío, cuando se miden localmente. Cuando ocurre la dispersión, la dirección del vector de velocidad del fotón cambia, pero la magnitud siempre es c. Eso significa que la velocidad del fotón siempre es c antes, durante y después del proceso de dispersión, lo que cambia es solo la dirección del vector de velocidad. (Esto también es cierto para la reemisión por absorción). Si hubiera absorción, reemisión, el fotón se apoderaría de existir, hasta ese momento su velocidad es c, y después de la emisión, su velocidad es c instantáneamente.

Después de los comentarios, es importante notar que cada vez que el fotón rebota dentro del espejo, ejerce presión (momentum) sobre la pared del espejo.