『光の反射』

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質問者：wonderlasting
質問日時：2022/10/26 09:48
回答数：7件

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？

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回答 (7件)

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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。

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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？

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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♪

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この回答へのお礼

ありがとうございます。

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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。