¿Qué sucede exactamente cuando la reflexión interna total tiene lugar a nivel cuántico?

¿Qué sucede cuando la luz interactúa con el límite entre 2 medios a nivel cuántico? ¿Por qué se refleja totalmente cuando viaja de un medio ópticamente más denso a uno menos denso? ¿Cómo sabe el cuanto de luz que está atravesando tal límite?

Respuestas (1)

"¿Cómo sabe el cuanto de luz que está atravesando tal límite?"

Obedeciendo la solución mecánica cuántica del problema del valor límite "dispersión de fotones fuera del límite"

Aquí está el fenómeno de la luz:

La reflexión interna total es un fenómeno que ocurre cuando una onda que se propaga golpea un límite medio en un ángulo mayor que un ángulo crítico particular con respecto a la normal a la superficie. Si el índice de refracción es más bajo en el otro lado del límite y el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo crítico, la onda no puede pasar y se refleja por completo.

El índice de refracción es una medida colectiva de los átomos/moléculas de la red sobre la que incide la luz y depende de los campos colectivos construidos por ellos. Este es el campo en el que se dispersará cada fotón individual y participa de las condiciones de contorno del problema. Los campos deben ser tales que los fotones individuales a partir de ese ángulo se dispersen sólo en dirección hacia atrás.

Esta respuesta tiene el sabor de "sucede porque sucede".
Usted dijo: "El índice de refracción es una medida colectiva de los átomos/moléculas de la red en la que incide la luz y depende de los campos colectivos construidos por ellos". ¿De qué campo estás hablando? ¿El campo electromagnético? No entiendo, ¿no son la mayoría de los átomos/moléculas que la luz encuentra esencialmente neutrales porque la separación de carga es insignificante?
@garyp, en cierto sentido, es una observación experimental, que algunos medios son transparentes a la luz y otros opacos, y los que son transparentes tienen una dependencia angular de la dispersión posterior. El índice de refracción también es una explicación de "sucede porque sucede". La descripción del marco mecánico cuántico es consistente, es todo lo que digo.
@ Rorschach0007 Los átomos y las moléculas son neutrales vistos a larga distancia, pero hay campos de desbordamiento de la forma de los orbitales atómicos y moleculares en.wikipedia.org/wiki/File:D_orbitals.svg que componen la materia a granel. Estos son los campos que mantienen unidos a los sólidos, ya que las formas orbitales son tales que los campos positivo (del núcleo) y negativo (de los electrones) cubren diferentes regiones del espacio, por lo que siempre existen líneas de campo eléctrico. (también válido para líquidos y gases a granel)
Hmm, lo que estoy tratando de preguntar es, supongamos que la reflexión interna total nunca se descubrió experimentalmente, ¿podría un físico derivar las ecuaciones para este fenómeno y predecir la existencia de TIR, usando puramente matemáticas y mecánica cuántica? ¿También puede exponer la solución de valor límite para la dispersión de fotones? ¿Por dónde empieza uno?
Es un problema de muchos cuerpos, y si uno no hubiera observado el comportamiento macroscópico, ¿por qué se tomaría la molestia? Necesita la teoría cuántica de campos. Uno puede comenzar aquí quantummechanics.ucsd.edu/ph130a/130_notes/node43.html pero ¿por qué?
¿Qué sucede exactamente cuando la reflexión interna total tiene lugar a nivel cuántico?
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