is er energieoverdracht bij reflectie van licht?

[PieterN]

Stel ik heb een perfecte spiegel, en er valt een lichtbundel dat gereflecteerd wordt, is er dan energieoverdracht? Oefent het foton een kracht uit op de spiegel?

Neem het volgende gedachtenexperiment: ik heb een puntbron van licht (theoretisch dus eentje zonder oppervlak) en ik plaats deze in een afgesloten vacuüm getrokken ruimte geheel bedekt met perfecte spiegels, wat gebeurt er dan met de energie uit mijn lichtbron? Als er geen energieoverdracht naar de spiegels is, zullen zich steeds meer fotonen in de ruimte bevinden, het lijkt me dat hierdoor de temperatuur niet stijgt, omdat daar juist energieoverdracht voor nodig is zodat atomen in trilling gebracht kunnen worden. Als dit klopt kan ik me niet voorstellen wat er dan gebeurt in mijn ruimte. De enige oplossing die ik me kan bedenken is dat er overdacht van energie is op de wand, waardoor de temperatuur van de wand zal stijgen en de golflengte van het licht toe zal nemen (de fotonen verliezen immers energie).

Een enigszins verwante vraag: licht wordt afgebogen door zwaartekracht, maar heeft geen massa, hoe komt deze afbuiging dan tot stand?

[Sybke]

Niet te moeilijk denken.

Gebruik de wet van behoud van impuls...

P_{foton, initial} + P_{spiegel, initial} = P_{foton, final} + _{spiegel, final}

Neem in gedachte een spiegel in rust. Dit geeft: P_{spiegel, initial} = 0, en een foton dat naar rechts richting de spiegel beweegt: P_{foton, initial} = A.

Na de reflectie is het foton van richting verandert, zodat er geldt: P_{foton, final} = -P_{foton, initial} = -A.

Invullen geeft...

A + 0 = -A + B

B is hier de impuls van de spiegel in de eindsituatie...

B = A + 0 + A = 2A

De spiegel krijgt dus na reflectie een impuls die twee maal zo groot is als de impuls van het foton dat je in het begin naar de spiegel toestuurde. Oftwel, de spiegel krijgt een snelheid naar rechts (terugslag van het foton). Daarna kun je zeggen dat door de snelheid van de spiegel zijn kinetische energie is toegenomen. Er is dus energieoverdracht.

[Brinx]

En die energieoverdracht (de spiegel wordt vanuit zijn statische beginpositie versneld, er gaat dus kinetische energie in de bewegende spiegel zitten) vertaalt zich in een minieme (maar dan ook zeer minieme) frequentieverlaging van het teruggekaatste licht: dat verliest een beetje energie. Als de spiegel vast zit (dus niet versnelt onder invloed van het reflecterende licht) vindt die kleine frequentieverlaging niet plaats.

[Jan van de Velde]

Stel ik heb een perfecte spiegel, en er valt een lichtbundel dat gereflecteerd wordt, is er dan energieoverdracht? Oefent het foton een kracht uit op de spiegel?

Google in dit verband ook eens met solar sail