Miért így törik a fény?

A kérdéseidre a fizikakönyvekben található "optika" című fejezet beható tanulmányozása adja meg a válaszokat - ezért terjedelmi okokból kifolyólag nem bocsátkoznék itt hosszabb eszmefuttatásokba. Bevezetőnek ennyi:

- Egy fotonnak is van definiált hullámhossza/frekvenciája.

- Egy fotonra is érvényesek a makroszkopikus optika törvényei.

- Az eltérítést rugalmas részecskeütközésnek értelmezzük, nem pedig elnyelésnek/kibocsájtásnak.

- Az elemi fotonnak nincs körös polarizációja, csak lineáris.

Sok kérdést tettél fel, a fénytörés okáról tudom, az eltérő optikai sűrűségű közegben érvényes fénysebesség különbsége okozza.

A harckocsis példa jó, Gamow is ezt használta a hatvanas évek végén. Ő alakzatban haladó csapatként ábrázolta a közeghatáron áthaladó fény hullámait. Ha ferde szögben érkezik, a kis harckocsiknak ahhoz, hogy az új közegben is megmaradjon az alakzat, a sűrűbb közeg irányába kell kanyarodniuk.

[link]

Az első kérdésre a videósorozat 4. részében válaszol: [link]

– A téma megértéséhez jó volna még olyan alapokat is tisztázni hogy a fénysugárnak nem számít a vastagsága , nem számít az intenzitása tehát egy db foton esetén is ugyan ez az eltérülés játszódna le?

Érdemes lehet megnézni az első két részét is a videósorozatnak… Ugye itt nem is fénysugarakat vizsgál, és az első két részben azt is tisztázza, hogy a síkhullám-közelítéshez fontos, hogy „sok” atomnyi legyen a gerjesztés szélessége.

Egy darab foton esetén elég más lenne a helyzet, ami itt az elektromos térerősségvektor nagysága volt, az annak a valószínűségével lenne arányos, hogy arra megy a foton. (Legalábbis nagy vonalakban.) Van ennek a matematikus srácnak egy polarizációval kapcsolatos videója, amit a Minutephysics csatornával közösen csinált, az adhat egy érzést, hogy hogyan kapcsolódik össze a kvantumos leírás a klasszikussal, és hogy melyikben mi történik. [link] Illetve nyilván a Feynman-előadás, amire többször hivatkozik ebben a videósorozatban is, az jobb eséllyel ad választ erre a kérdésre.

Viszont látod, hogy már ebben a klasszikus videóban is elsunnyogja a matekot (avagy pontosan hogyan oldjunk meg másodrendű inhomogén differenciálegyenleteket), a kvantumos tárgyaláshoz még több kell, és arra sajnos nincs lehetőségem/szakértelmem, hogy ebben kielégítő segítséget adhassak, főleg nem egy GyK-s hozzászólásban.

– Ha az üveg atomjai egyesével elnyelik és kibocsátják más fázisszöggel a fotont akkor az üveg belsejében nem kéne folytatódnia a fénytörésnek és körbe körbe köröznie ? Miért marad meg egy fénysugár irányultsága egy adott közegben?

Szerintem ez is kiderül, nem emlékszem, hogy az első vagy a második részben, de ugye ugyanarról van szó, hogy síkhullámról beszélhessünk, ahhoz az kell, hogy a forrásban sok egymással egyszerre oszcilláló töltés legyen egy síkban, és ha így mozognak a töltések, akkor síkhullámot gerjesztenek.