Durante la reflexión, ¿el fotón emitido tiene las mismas propiedades?

Como cualquier campo cuántico, puede aproximarse a la luz como una partícula o como una onda. Sin embargo, debe tener claro que ambos son solo aproximaciones a la verdadera naturaleza de la luz y, como todas las aproximaciones, funcionan bien en algunas circunstancias y mal en otras.

En este caso, el modelo de fotones es una forma pobre de describir el proceso de reflexión. La reflexión no implica que los fotones se absorban y luego se vuelvan a emitir. Tiene razón en que la onda de luz oscilante de la luz interactúa con los electrones en el reflector, y los dipolos oscilantes resultantes vuelven a irradiar la luz. Sin embargo, si bien esto se describe fácilmente usando un modelo de onda, es difícil describirlo usando fotones. Como regla general, el modelo de fotones funciona bien cuando la luz intercambia energía con algo, por lo que, por ejemplo, sería un buen modelo si la luz expulsara fotoelectrones del espejo. Cuando estamos estudiando la propagación de la luz, el modelo de onda es una aproximación mucho mejor.

Por lo tanto, no creo que su pregunta pueda responderse de manera útil tal como está redactada actualmente. Sin embargo podemos decir que la luz reflejada tiene aproximadamente la misma frecuencia que la luz incidente. A decir aproximadamente porque en principio hay efectos que podrían cambiar la frecuencia. Por ejemplo, si el espejo está flotando en gravedad cero, entonces el cambio de momento cuando la luz se refleja hará que el espejo se acelere en una pequeña cantidad y, por lo tanto, cambie al rojo la luz reflejada en una pequeña cantidad. En la mayoría de las circunstancias podemos ignorar estos pequeños efectos.

No hay absorción ni reemisión involucradas en la reflexión. Ninguno en absoluto.

Esto se puede probar con un láser; Cualquier láser de color.

Usando un rayo láser expandido colimado, incidente en la superficie reflectante, en un ángulo, obtendrá interferencia entre la onda incidente y la onda reflejada. Eso solo es posible si los dos son coherentes, lo que significa que la onda incidente se refracta y no se absorbe. La superficie reflectante no es un medio láser, por lo que no podría haber ninguna emisión estimulada coherente y, además, serlo para cualquier longitud de onda incidente.

Los fotones no se absorben durante la reflexión.

Durante la reflexión, ¿el fotón emitido tiene las mismas propiedades?

Durante la reflexión, el color no cambia y las fases no cambian; de lo contrario, las imágenes reflejadas serían borrosas.

Completaré las otras respuestas examinando el material del espejo.

No todos los materiales reflejan. Los materiales reflectantes son materiales en los que los dominios microscópicos en el sólido son estructuras cristalinas formadoras coherentes. Un espejo de metal muy pulido, por ejemplo, refleja de forma clásica debido al coeficiente de reflexión muy alto . Es por eso que todos los espejos tienen un respaldo de vidrio de algún tipo de metal en modo altamente reflectante. (El vidrio en sí, como el agua también, tiene un coeficiente de transmisión que reduce el coeficiente de reflexión a un número muy pequeño, excepto en ciertos ángulos).

Los fotones son un marco diferente, un marco mecánico cuántico. En mecánica cuántica tenemos soluciones de ecuaciones con condiciones de contorno para cada problema dado. El problema de "un fotón golpea una superficie metálica altamente reflectante y se refleja" tiene una solución muy específica con las condiciones de contorno dadas. Como saben, la mecánica cuántica tiene estados de energía específicos que aseguran que no haya disipación de energía en ese estado de energía. Por lo tanto, si el fotón se refleja y su energía (color) sigue siendo la misma, significa que un estado total (fotón/cristal metálico) dio la solución de una dispersión elástica donde no se perdió energía (dentro del principio de incertidumbre de Heisenberg) .). La naturaleza es muy buena en la resolución analógica de problemas :). Los buenos reflectores tienen muchos estados que pueden acomodar una solución para la reflexión (metales principalmente debido a las bandas de electrones que no están unidas a moléculas y átomos individuales).

Entonces, tanto en la mecánica clásica como en la cuántica, hay consistencia: el fotón no pierde su energía al interactuar con toda la estructura de cristal / dominio del reflector.

Su título y pregunta tienen cierta inconsistencia, por ejemplo, el fotón también puede tener giro, y el campo en sí también puede transportar el momento angular orbital, etc. Pero de la ecuación de Fresnel:

r=(n-1+ik)/(n+1+ik)

donde n y k son la parte real y la parte imaginaria de los materiales, puede ver que los espectros de reflexión ya contienen la dispersión de los materiales, y no solo la amplitud, la fase de reflexión también cambia, a partir de esa información se pueden detectar las propiedades de los materiales: lo que más ven los ojos humanos es esa luz reflejada, ¿no? El fotón reflejado también puede transportar información sobre el giro y el momento angular orbital de los materiales, etc.