Разберемся в непростом вопросе: как вещество действует на падающий на него свет

Naked ScienceНаука

Силы света: как путешествовать через вещество?

Почему стекло прозрачное, а металл и кирпич — нет? Почему зеркало отражает? Почему сквозь матовое стекло проникает свет, но ничего не видно? Разберемся в непростом вопросе: как вещество действует на падающий на него свет.

Анатолий Глянцев

Простой, казалось бы, вопрос: как свет проходит через оконное стекло и почему он не проходит через стену? Чтобы понять это, нам придется углубиться в строение вещества и самого света.

Свет — это волны

О свете можно говорить на двух языках: как о потоке частиц света (фотонов) и как об электромагнитных волнах. Первый язык более точен, чем второй, но гораздо более сложен. Фотон в веществе — отнюдь не шарик или мячик. Законы его поведения сложны, не до конца еще изучены и плохо поддаются изложению на обыденном языке. Поэтому оставим в покое дебри квантовой оптики и поговорим о свете как о волнах.

Вспомним, что вещество состоит из атомов. У каждого атома есть положительно заряженное ядро и кружащие вокруг него отрицательно заряженные электроны. Отрицательные заряды притягиваются к положительным, поэтому ядро притягивает электроны, не давая им разлететься.

Как заряженные частицы могут притягиваться или отталкиваться на расстоянии, не касаясь друг друга? Дело в том, что они окружены электрическим полем. Электроны погружены в поле ядра, и это поле притягивает их к ядру. Образно говоря, электрические поля — это длинные руки, которые заряды протягивают друг другу, чтобы взаимодействовать.

Электрическое поле есть не только у заряженных частиц, но и у света. Дело в том, что свет — электромагнитная волна. Другими словами, он состоит из колеблющегося электрического и магнитного поля. Магнитного поля света мы здесь касаться не будем, а вот об электрическом поговорим подробнее.

Электромагнитные волны во многом похожи на волны в воде от брошенного камня. Бросим камень в воду и зафиксируем взгляд на какой-нибудь торчащей из воды былинке. Ее поочередно будут накрывать гребни и впадины. Точно так же атом, попавший под световую волну, будут накрывать «гребни», где электрическое поле очень сильное, и «впадины», где оно такое же сильное, но противоположно направленное. Правда, в случае света гребни и впадины будут сменять друг друга очень часто: сотни триллионов раз в секунду!

Грузики и пружинки

Что при этом произойдет с атомом? Вспомним, что электрическое поле действует на заряженные частицы, притягивая их или отталкивая. Эта сила со стороны света будет действовать и на ядро, и на электроны. Но ядра тяжелее электронов в тысячи, а то и сотни тысяч раз, их так просто с места не сдвинешь. А вот электроны начнут колебаться в такт волне.

Однако притяжение между электроном и ядром никуда не денется. Волна будет утаскивать электрон с его законного места, а ядро притягивать его обратно. В результате электрон будет колебаться, но не как поплавок на поверхности озера, который всецело во власти волны. Скорее, он будет похож на подвешенный на пружине грузик, за который ритмично тянут вверх-вниз. Здесь пружина — это притяжение к ядру, а тянущая рука — раскачивающая электрон световая волна.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Передний край науки Передний край науки

Лазерная кисть позволит рисовать без красок

Naked Science
Пили все, что горит: история алкогольных суррогатов СССР Пили все, что горит: история алкогольных суррогатов СССР

Не пытайтесь повторить. Опыт употребления непищевых жидкостей во времена СССР

Maxim
Суперъяхта для ученых Суперъяхта для ученых

Суперъяхты – не только финансовые вершины, но и бессмысленная трата ресурсов

TechInsider
Артист с большой буквы: памяти Бориса Моисеева Артист с большой буквы: памяти Бориса Моисеева

Как танцовщик, не умеющий петь, стал яркой звездой советско-российской эстрады

Правила жизни
Пять золотых Пять золотых

В истории наградной системы особое место занимают золотые офицерские кресты

Дилетант
Андрей Шаронов: «У России нет задачи отделиться от всего мира» Андрей Шаронов: «У России нет задачи отделиться от всего мира»

Почему ESG-повестка нужна в первую очередь именно жителям России?

РБК
Николь Кидман Николь Кидман

Николь Кидман исполнилось пятьдесят пять

ЖАРА Magazine
Красный. Это Ferrari Красный. Это Ferrari

Красные феррари стали синонимом слова «скорость»

Вокруг света
Первая порнография Нового времени Первая порнография Нового времени

«Позы Аретино» — скандал, затянувшийся на 500 лет

Weekend
Мужчина из «вождеского» погребения унетицкой культуры оказался жертвой убийства Мужчина из «вождеского» погребения унетицкой культуры оказался жертвой убийства

Биоархеологам удалось установить причину смерти 4000-летней давности

N+1
«Я впал в ленивую кому» «Я впал в ленивую кому»

У прекрасного состояния лени огромный минус – оно затягивает

Лиза
«Я — ветер» «Я — ветер»

Никита Кологривый снялся более чем в 40 проектах и темпы снижать не намерен

OK!
«Тайная боль неуклонной потери»: как российские писатели и поэты уезжали в эмиграцию «Тайная боль неуклонной потери»: как российские писатели и поэты уезжали в эмиграцию

Бальмонт, Бунин, Бродский, Замятин, Набоков: почему им пришлось уехать из страны

Forbes
Паника, тревожность и стресс. Как помочь психике в сложной ситуации Паника, тревожность и стресс. Как помочь психике в сложной ситуации

Что делать с паникой, тревожностью и стрессом, как поддержать близких?

СНОБ
Прочие опасности Прочие опасности

Что писали в «дорожных» книгах 1950-х и 1960-х годов

Автопилот
Показ модной коллекции телогреек для работников сельской местности и военизированной охраны Показ модной коллекции телогреек для работников сельской местности и военизированной охраны

СССР, 1953 год. Модный показ телогреек

Дилетант
Затерянный мир Затерянный мир

Хроника мира без людей Ксении Хаунд

Men Today
Распутать кавказский узел Распутать кавказский узел

Армения и Азербайджан приближаются к развязке в затяжном поствоенном напряжении

Эксперт
Италия: резко вправо Италия: резко вправо

Победа итальянских правых партий сулит множество перемен

Эксперт
Спасти и сохранить Спасти и сохранить

Как путешествовать по диким местам без ущерба для природы

РБК
Налог на новую географию Налог на новую географию

В какую сумму обойдется экспортерам углеродная нагрузка от «поворота на Восток»

РБК
Урожая — выше крыши Урожая — выше крыши

Как сити-фермеры превращают городские многоэтажки в сады и огороды

РБК
Квадры решают все Квадры решают все

Квадроцикл — это не только неприхотливый вездеход для вылазок на рыбалку

Men Today
Пестицидам нужна своя химия Пестицидам нужна своя химия

Российские производители пестицидов приступают к выпуску ингредиентов для них

Эксперт
Закат Европы Закат Европы

Старый Свет лишается дешевой энергии — основы своей промышленности

Эксперт
«ЭкоНива» достроит сырный завод «ЭкоНива» достроит сырный завод

Компания «ЭкоНива» построит сырный завод в Новосибирской области

Агроинвестор
Независимость на зависть Независимость на зависть

Как автономные дома делают из обычных горожан самостоятельных людей

РБК
Андрей Рыженков: «Они сделали себе имя и не видят смысла делиться с работодателем» Андрей Рыженков: «Они сделали себе имя и не видят смысла делиться с работодателем»

Люди и бизнес быстро отреагировали на сдвиги в экономике

РБК
Углеродные единицы со многими нулями Углеродные единицы со многими нулями

Как получать прибыль на климатических проектах и борьбе с парниковыми газами

РБК
Профицит свекловичных гранул Профицит свекловичных гранул

Внутреннему рынку грозит избыток жома

Агроинвестор
Открыть в приложении