Reflexão regular da luz e sua explicação

10 de maio, 2019 às 19:24 | Postado em Mecânica quântica, Ondas eletromagnéticas, Óptica, Oscilações

Como pode ser explicado o processo de reflexão regular da luz, como ocorre em um espelho por exemplo, num contexto que quântico? O que acontece ao nivel atômico quando esse fenômeno ocorre?

Entendo que diferentes átomos podem absorver e/ou emitir luz em determinados comprimentos de onda, que podem estar compreendidos na estreita faixa observável por humanos, permitindo processos de reflexão difusa, mas ainda sou incapaz de conceber uma possível explanação para uma reflexão regular, ordenada, da luz.

O ponto principal da descrição microscópica da resposta de meios materiais à incidência da luz está no modelo utilizado para avaliar o comportamento das cargas elétricas quando os campos eletromagnéticos da luz incidem sobre estas. Tanto em metais, quanto em materiais dielétricos, quando a frequência da onda incidente não é ressonante com frequências próprias destes meios, i.e., não são fortemente absorvidas pelo meio, as cargas elétricas que o compõe movem-se forçadas pelos campos incidentes com a mesma frequência do campo. Por estarem aceleradas, estas cargas produzem uma nova onda eletromagnética de mesma frequência e sincronizada com a onda incidente. De fato, possuindo a superfície uma variação suave de altura (quando comparada ao comprimento de onda da radiação), as mesmas características, mesmo complexas, da onda incidente reproduzem-se fielmente na onda refletida, como estivesse propagando sem ser refletida pela superfície.

Os aspectos quânticos, sejam eles relacionados ao comportamento dos elétrons e núcleos do modelo atômico, ou ainda da radiação eletromagnética na forma de fótons, acabam reproduzindo o mesmo modelo de interação da descrição acima. Os fótons, com frequência determinada, interagem com as cargas dos átomos com estados quantizados, não estando ressonantes com suas respectivas transições. Neste caso, fótons com a mesma frequência que compõem a onda incidente, produzem uma nova onda em sincronia, que é refletida.