光が反射するとは？

例えばりんごに白色光を当てると赤く見えますが、
それは
⑴赤の波長をもつ光のみを、りんご表面の原子が吸収し、励起状態になって、基底状態に戻るときに、吸収した分と同じだけのエネルギーを電磁波として放出し、拡散相互反射により赤く見える。

⑵ほとんど全ての波長の光をりんご表面の原子が吸収して、上と同様に放出するが、表面の凹凸のせいで赤以外の波長の光がどういうわけかあらゆる方向に放出され、目には認識できなくなり、赤の波長をもつ光はある一定の方向に反射されて、拡散相互反射により赤く見える。

のうちどちらかですか？
どちらも違いますか？

光の反射という現象についてミクロの視点でおしえてほしいのですm(._.)m
ちなみに今年度から大学二年です。

質問者からの補足コメント

• ありがとうございますm(_ _)m
  僕は、光を吸収し励起状態になった原子が基底状態にもどるときに電磁波を出すことを反射と言うのだと思っていましたが、違うみたいですねf^_^;
  補色が吸収されたあと、光の吸収により励起された原子はどうなるのですか？
  また、反射とは物理的に(原子レベルでは)どのようなことが起きていることを指すのでしょうか？

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/04/15 16:12

• なるほど。
  電磁波を吸収した原子が長波長の電磁波を放出しながら段階的に基底状態に戻るということは理解できました(^ ^)
  
  光の反射についてです。衝突・はねかえりというのがマクロな(一般的な)意味なら、正確には正負の電荷同士の反発ということになると思いますが、光子は電荷を持たないですよね？
  イメージでは理解できないような量子学的な意味での衝突ということでしょうか？

  No.2の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2015/04/18 16:37

No.3 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2015/04/19 16:13

No.2です。

さらに「補足」が付いていましたね。

＞光の反射についてです。衝突・はねかえりというのがマクロな(一般的な)意味なら、正確には正負の電荷同士の反発ということになると思いますが、光子は電荷を持たないですよね？

　光の反射、散乱、透過には、電荷は関係しません。可視光線の領域では、光によって電子が振動し、その振動エネルギーが再び同じ波長の光となって等方散乱されると説明されるようです（トムソン散乱＝弾性散乱）。
　さらに振動数の大きい（波長の短い）Ｘ線では、光子としての粒子的振る舞いが大きくなり、電子と光子の衝突による非弾性散乱（コンプトン散乱）も起こるようです。

この回答へのお礼

ありがとうございます!!

お礼日時：2015/04/21 13:22

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2015/04/16 18:56

No.1です。

補足に書かれたことについて。

＞補色が吸収されたあと、光の吸収により励起された原子はどうなるのですか？

　励起された軌道電子が、基底状態に戻って、そのエネルギー差に対応した光を出すことが多いようですが、吸収過程と異なる過程で戻り、出す光の振動数が吸収した光の振動数と異なる場合もあります（長波長側に移動）。
http://cacao55.fc2web.com/sub.88.html
http://www.horiba.com/jp/scientific/products-jp/ …

＞また、反射とは物理的に(原子レベルでは)どのようなことが起きていることを指すのでしょうか？

　これは、単純に「弾性衝突」「はねかえり」のイメージでよいのではないでしょうか。レイリー散乱、ミー散乱など。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AC%E3%82%A4% …
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9F%E3%83%BC% …

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2015/04/15 09:39

「りんごが赤く見えるのは、赤い色の光を反射し、他の色の光を吸収するから」という説明がなされるようですが、これは正しくないようです。

正しくは「赤の補色に相当する光が吸収されるので、反射する光が赤みがかって見える」ということのようです。
http://homepage1.nifty.com/kuwajima/lac100/expla …

　なぜ「赤の補色に相当する光が吸収される」かは、その振動数に相当するエネルギーが、りんごの表面を構成する物質の電子の励起エネルギーに相当して吸収されやすいから、ということです。
　単色（単一の振動数、波長）の波が選択的に吸収される、というのは、物理モデルとしても納得しやすいと思います。また、吸収も「ゼロか100か」ではないので、どの程度の割合で吸収するかによっても「いろあい」が異なるわけです。
　なお、物質を構成する分子、それを構成する原子はいろいろですから、吸収する振動数は1つだけではなく、その吸収率もまちまちですから、モノによっていろいろな色、微妙ないろあいの違いに見えるわけです。

　以上から：

（１）→違います。りんごの場合は、「赤」ではなく、その補色である「青緑」の光が吸収されます。

（２）→違います。「ほとんど全ての波長の光を原子が吸収」ということはありません。