Очень часто вижу в различных беседах вопрос «как фотон отражается от объекта двигающегося с около световой скоростью».
Задавая такой вопрос люди, подсознательно воспринимают фотон как некий «упругий мячик», подразумевают что, столкнувшись с препятствием фотон должен «отскочить» от него. Естественным следствием такого восприятия является мысль, что при столкновении с неподвижным препятствием «отскок» должен быть «симметричным», а с подвижным «уже нет».
Что бы «разрешить» тот «парадокс» стоит обратиться к природе электромагнитного излучения и обратить внимание, что фотон не только частица, но и волна. Притом «волна» это не только качественная, но и количественная характеристика, каждый фотон имеет «длину», длину волны.
Возьмем для примера фотон с частотой 300 Мегагерц и обнаружим, что длина его волны равна 1 (одному) метру, очень удобная величина.
Теперь мысленно обозначим в «начале» и в «конце» фотона две условные точки, не сложно догадаться что «началом» фотона мы будем считать ту его часть которой он движется в перед, а «концом» противоположную часть, и «ударим» его о препятствие двигающиеся с половиной скорости света.
В момент, когда «начальная» точка достигнет, соприкоснется, с преградой, она незамедлительно, мгновенно, развернется в «обратную» сторону, но что будет делать «концевая» точка волны? Концевая точка продолжит свое движение вперед потому, что она еще ни с чем не сталкивалась и у нее нет «причин» разворачиваться «назад».
Легко понять что когда «концевая» точка пройдет всю собственную длину волны, равную 1 (одному) метру, то она уже не сможет застать препятствие о которое «развернулась» «начальная» точка потому что препятствие двигающиеся с половиной скорости света успеет уже само сместиться на расстояние пол метра. Легко рассчитать что «конечная» точка успеет «догнать» препятствие когда оно успеет пройти 1 (один) метр расстояния, и отразившись от него развернется обратно.
Внимательно теперь взглянем на нашу волну и с удивлением обнаружим что «начальная» точка успела развернуться и вернуться на 1 (один) метр назад, в то время как «конечная» точка проделала путь в 2 (два) метра в перед и только после этого «развернулась» и теперь «начальную» и «конечную» точку разделяет уже дистанция не 1 (один) метр как было в начале пути, а 2 (два) метра.
Таким образом, в ходе этого «отражения», волна «растянулась» в 2 (два) раза.
Совершенно очевидно что величина «растягивания» волны напрямую зависит от соотношения скорости препятствия к скорости света, и если к примеру скорость препятствия была бы всего 1/4 от скорости света то волна «растянулась» бы всего на 4/3 от первоначальной длины.
Интересным следствием такого столкновения является то что «растяжение» длины фотона приводит к уменьшению его энергии, то есть столкнувшись с препятствием двигающимся с около световой скоростью фотон отдаст ему часть своей энергии, или наоборот ее получит если препятствие двигается навстречу.
Ведь как не сложно убедиться все выше изложенное, верно и в случае если препятствие двигается на встречу фотону, за тем исключением что в подобном случае будет происходить «сжатие» волны.
