تفاوت بین پراکندگی و بازتاب از سطوح

پرسش بسیار مهمی است مسئله بازتاب از سطح صیقلی و مات خیلی شبیه به گذر نور از محیط شفاف و محیط پراکننده غباری است.

از دید اپتیک هندسی توصیف آن نسبتا ساده است. نور در برخورد با سطح صیقلی طبق قانون بازتاب بازتابیده می شود و وقتی سطح متخلخل باشد هر پرتو طبق همان قانون به سطح میکروسکوپی که سطوح در زوایای مختلف دارد می تابد و در جهات مختلف بازتاب می شود. ولی این توصیف به هیچوجه در مورد قطبیده شدن نور پراکنده شده نمی تواند نظری بدهد.

اپتیک موجی الکترومغناطیسی توصیف خوبی در این مورد دارد و نسبتا خوب از پس توجیه قطبیده شدن نور پراکنده شده بر می اید. جالب است که این توصیف بر اساس ایجاد دوقطبی های نوسانی با میدان الکتریک نور همان توصیفی است که قطبیده بودن بازتاب بروستر را توجیه می کند. البته این توجیه هم برای تابش دوقطبی وقتی سطح صیقلی هست چندان موفق نیست و باید متوسل به شرایط مرزی شد تا بلکه با کمک قانون بازتاب بقیه تابشهای دوقطبی را صرف نظر کرد.

از دید اتمی و شاید بهتر بشود گفت از دید کوانتمی نور در برخورد با ماده به صورت ساده این طور بیان می شود که یک فوتون از یک مد میدان الکترومغناطیس نابود شده و سپس یک فوتون در مد دیگر میدان الکترومغناطیس خلق می شود. اگر در این حین اتم تغییر حالت دهد پراکندگی ناکشسان و اگر تغییر حالت ندهد پراکندگی کشسان خواهد بود.

ولی جذابیت این مسئله وقتی بیشتر می شود که وقتی نور به سطح صیقلی می تابد بازتابش آن ارتباط خوبی با نور تابیده دارد هرچند اصلا آن نور قبلی نیست. به نظر می آید که نور فقط تغییر جهت داده است. ولی وقتی که سطح مات باشد تمام آن ارتباط قطع می شود.

از دید اپتیک هندسی اگر امکان دستیابی به یک پرتو ایده آل ممکن نیست، بازتابش آن از سطح مات در یک جهت تصادفی می بود چون فقط یک پرتو در نظر گرفته شده است. از دید الکترومغناطیس همان یک پرتو نوسانی را در بارهای آن موضع خاص ایجاد می کند که دوقطبی نوسانی را تشکیل می دهد که در راستای دوقطبی تابش ندارد ولی در راستاهای دیگر تابش می تواند داشته باشد. از دید کوانتوم، فوتون تابیده از بین می رود و فوتون دیگری خلق می شود.

در کل می توان گفت نور تابیده در برخورد با ماده از بین می رود و نور دیگری ایجاد می شود و برای توجیه شرایطی که مرتب با آن در مشاهدات روزمره سروکار داریم باید ضمن پذیرش واقعیت سعی کنیم با استناد به شرایط مرزی و قوانین بقا، آنچه می بینیم و غیر از آن را هم انتظار نداریم را توجیه کنیم.