О законах “отражения” фотонов

Сергей Сергеев 29.06.2018 2 Комментарии

Когда-то мой сын Василий при изучении свойств фотонов на уроке физики задал учителю физики вроде бы провокационный вопрос: “Вот, скорость фотонов около 300000 километров в секунду. Сделаем мысленный эксперимент. С этой своей постоянной скоростью фотоны летят к зеркалу, отражаются, и с такой же скоростью летят назад. А какая у них скорость в точке отражения?” Пятёрку сын получил с условием снять с обсуждения этот вопрос.
Но ответ на вопрос, в действительности, простой. Фотон вообще-то не существует в момент отражения как самостоятельный объект. Фотон захватывается электроном отражающего материала, сдвигает его вместе с атомом, в который этот электрон входит в кристаллической решётке отражающего свет вещества. В результате чего атом получает соответствующую энергию, которую атом, возвращаясь на своё место в кристаллической решётке, сбрасывает в виде фотона как бы отражённого. (Есть ещё незначительное количество эвансцентных фотонов имеющих пути движения нарушающих геометрию “отражения”.) Этот как бы отраженный фотон имеет несколько меньшую энергию, чем фотон исходный. Что это так показывают измерения, но даже самый простой эксперимент наглядно демонстрирует это: при сравнении на фотографии где имеется любой объект и его отражение невозможно перепутать сам объект и его более тёмное отражение. Фотон, пришедший к зеркалу, в процессе взаимодействия с отражающим материалом распадается на фотоны низкой энергии уходящие из отражающего материала в том же направлении, что и пришедший фотон.

Поэтому идеи фантазёров о двигателях на основе отражения фотонов, базирующиеся на (не повторенном никем) эксперименте Лебедева, якобы измерившего давление света, чего-то общего с реальностью не имеют.

(U. Leonhardt (Институт имени Вейцмана в Реховоте, Израиль) и его коллеги из Университета имени Сунь Ятсена в Гуанчжоу (Китай) выполнили эксперимент по воздействию на поверхность жидкости световым пучком. Когда исследователи использовали в своём эксперименте узкий сфокусированный пучок фотонов, — на поверхности воды и минерального масла появлялась выпуклость.)