『光の反射』

鏡に光が当たって反射するのは、正確にはガラスの下にコーティングされたアルミ膜が光を反射しているのでしょう？それで、物質が光を反射するのは、物質を構成している原子の最外殻（ではないかもしれませんが、ともかく）電子が光をいったん吸収して再度放射していると考えるのですが、どうでしょうか？

No.7 回答者： himagene 回答日時： 2022/10/28 16:15

電子が光をいったん吸収すると時間遅れがあるはずですが、そうはなっていません。

電子が光の電場によって振動します。一方電子が振動すると光（電磁波）を放射します。正確に言うと振動だけでなく加速度を受けると光を放射します（制動放射）。これが同時に起こる現象が「散乱」です。
個々の電子によって散乱が起こるのですが、金属のようにたくさんの自由電子があり、それらの集団運動が起こると効率良い散乱が起こり、反射として観測されます。高い電子密度の場合は近くにある電子同士も互いに影響して集団運動をするようになります。この振動をプラズマ振動と言います。金属のプラズマ振動の周波数よりも光の周波数が低いと電子が集団で動いて光の電場を打ち消す（遮蔽する）ように働きます。これをマクロに見ると金属の中は電界がゼロになり光は金属内部には侵入できず反射されます。

この回答へのお礼

コメント、ありがとうございます。反射はタイムラグ０で起こる現象なのでしょうか？光が入射したまさにその瞬間、電子の集団が一斉に、時間がかからずに振動するということでしょうか？

お礼日時：2022/10/30 14:19

No.6 回答者： chiha2525 回答日時： 2022/10/26 19:22

なかなか面白い質問ですね。

がんばって（ちょっとだけですが）調べましたが分かりませんでしたｗ

光は電磁波です。つまりエネルギーそのものです。これが物質に当たると、大きく３つに分かれます。１つは吸収、１つは透過、そしてもう１つが反射です。
吸収は、熱となったりあるいは電子を励起させたりします。放射は特定の方向には向かないので、吸収前のものとは似ても似つかないものとなるでしょう。
透過は、そのままのようなものなので分かりやすいかもしれないですね。密度の異なる溶媒の境界では屈折が起こります。
最後の反射ですが、反射には乱反射と鏡反射があります。乱反射はあちらこちらに光が向かうので鏡のように像は結びません。

少し消極的な考えですが、光はエネルギーであり、吸収も透過もしなければ反射するしかなく（エネルギー保存）、その反射をそろえて鏡反射にしたものが鏡なのだ、という感じでどうでしょうｗ

水から空気中に光が出る時に角度が浅いと全反射という現象がおこります。これなんかは光の反射というのがどういうものかの、１つの参考になると思います♪

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2022/10/27 10:52

No.5 回答者： Leo-ultra2 回答日時： 2022/10/26 11:27

「電子が光をいったん吸収して再度放射していると考えるのですが、どうでしょうか？」

「いったん吸収して」という部分が間違っているように思えます。

アルミのプラズマ波長は200nm（紫外域）と振動数が高いので、可視光（波長500nm位）に対して、アルミの自由電子は完全に追従して振動します。
完全に追従しているのでエネルギーロス（吸収）はありません。
電荷が加速度運動すると、同じ振動数の電磁波が放出され、これが反射光になります。

光の振動数が上がって、プラズマ波長程度になると、光の電場に対して自由電子が追いつけなくなり、エネルギーロスが発生し、光吸収が起こります。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2022/10/27 10:56

No.4 回答者： tknakamuri 回答日時： 2022/10/26 10:57

金属の反射の場合、金属の価電子が自由電子となって金属結晶内に

あふれているのだけど、電磁波を受けるとプラズマ振動して
電磁波を作り出す。

電磁波のエネルギーを受け取って電子が振動するので
吸収といって差し支えないが、軌道電子や分子の光吸収とは
別現象。

この回答へのお礼

thank you!

お礼日時：2022/10/27 10:55

No.3 回答者： abikon990-08321-3-29 回答日時： 2022/10/26 10:48

蛍光？とかレーザー？といったそういう現象もありますが、反射という場合は、負に帯電している光が、電子に反発することによっておこる現象です。

『素粒子と宇宙の疑問 知りたい肝心のところをとことん具体的に解説 ーこの世界は何からできているのか 宇宙はどのように始まり終わるのかー』 https://www.amazon.co.jp/dp/B08DNG1HS1

No.2 回答者： endlessriver 回答日時： 2022/10/26 10:13

主たる部分は、金属の自由電子が電磁波により、振動し、電磁波を

放出するためです。

表現が微妙ですが、これが、吸収するかというと微妙です。原子核
の電子が励起すれば九州と言えると思いますが。

この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時：2022/10/27 10:53

No.1 回答者： ShowMeHow 回答日時： 2022/10/26 09:59

吸収されずにそのまま反射されていると思います。

分子が吸収した場合は、物質の温度が上がり（後に熱としてほうしゃされる）そうです。電子の殻のレベルが上がるような吸収の仕方ですと、レベルが下がる時に一定のエネルギーが放射されることはありますが、エネルギー差＝周波数（電磁波の場合）が一律となります。LASERはこの原理で成り立っていますね。

この回答へのお礼

ありがとうございます。ですが…”そのまま反射”というのはどういうことか、という疑問が残りますね。

お礼日時：2022/10/27 10:55