¿Puede un frente de onda de luz estrecharse o ensancharse en refracción, y qué significa esto realmente para la luz?

Dibujé un modelo mecánico de la analogía de una banda de marcha de refracción de un frente de onda usando los conceptos de una prueba geométrica/trigonométrica de la Ley de Snell. El dibujo se adjunta a esta pregunta. He dibujado tres condiciones para frentes de onda en el lado opuesto de la interfaz (punto azul continuo si v 2 < v 1 , rojo si v 2 = v 1 , y círculo abierto si v 2 > v 1 ).

Lo que estoy encontrando es que los miembros de la banda de marcha se juntan (estrechamiento del frente de onda) cuando se mueven de un medio más lento a un medio más rápido. Y se separan cuando se mueven de una velocidad más rápida a una velocidad más lenta. En el caso límite de reflexión interna total, los manifestantes se mueven a lo largo del eje de la interfaz. Los miembros de la banda de marcha en el lado más rápido parecen estar muy agrupados y moviéndose como un grupo apretado a lo largo de la diagonal para mantenerse al día con el siguiente marchante que aún no está en la interfaz y viajando una distancia más corta para restablecer el frente de onda en el mismo. tiempo.

Desde un punto de vista mecánico, estoy algo cómodo con esto. También me siento algo cómodo con el razonamiento geométrico subyacente de que la dirección de la banda de música o el frente de onda debe cambiar en la interfaz para mantener un frente que se mueva en una dirección perpendicular al eje de la línea de la banda de música o el frente de onda. También sé que en mecánica cuántica pensamos en la intensidad de la luz como el número de fotones que llegan en un período de tiempo.

Mi pregunta es: ¿este estrechamiento o ensanchamiento mecánico tiene implicaciones para el comportamiento de la luz en la refracción?

Gracias

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Respuestas (2)

Su análisis es correcto: el ancho de un haz puede cambiar cuando el haz puede cambiar de dirección cuando cruza la interfaz entre dos medios con diferente índice de refracción. Esto cambia la intensidad del haz, pero no cambia el número de fotones por segundo en el haz.

Una rejilla de difracción hace algo muy similar: cuando un haz cambia de dirección al ser difractado, su ancho puede cambiar.

¿Puede decirme "Esto cambia la intensidad del haz, pero no cambia la cantidad de fotones por segundo en el haz". ¿Cómo quiere decir que la intensidad cambia cuando el número de fotones permanece constante?
Seguro. "Intensidad" significa la cantidad de energía que pasa a través de una superficie por unidad de tiempo, por unidad de área. En el caso de un haz de luz, eso significa el número de fotones por segundo (veces la energía por fotón), dividido por el área de la sección transversal del haz. Apriete el haz para que su sección transversal sea más pequeña y los fotones estén efectivamente más juntos, por lo que la intensidad aumenta pero la cantidad de fotones por segundo en el haz no cambia.

De esto se trata la óptica de imágenes. Es lo que hace una lente.

¿Hay lentes planos? Solo he visto convexo y cóncavo.