¿La luz dispersa se absorbe y se vuelve a emitir o se refleja exactamente?

TL; DR: Es una falsa dicotomía. La luz dispersa no siempre se refleja en la imagen clásica. En la imagen cuántica, la luz siempre es absorbida y reemitida.

Regresé para reescribir esta respuesta dos años después de la respuesta original, y mi respuesta ahora es muy diferente. Me parece que mezclar la terminología de las descripciones clásica y cuántica de la luz lleva a muchas preguntas importantes , como la respuesta de Paul Simeon a ¿Cómo afecta la amplitud de una onda electromagnética a su energía?

La teoría clásica describe la radiación como ondas continuas. No son tan diferentes a las ondas de agua o las ondas en una cuerda. Un ejemplo simple es una onda plana sinusoidal, donde podemos definir una amplitud, frecuencia y velocidad de onda. La reflexión encaja en el paradigma clásico de cómo funciona la luz.

Sin embargo, sabemos que la radiación EM se describe en última instancia por la teoría cuántica. La teoría cuántica describe la radiación como una colección de objetos cuantificados (fotones) que tienen algunas propiedades de ondas clásicas y partículas clásicas. La teoría clásica es una gran aproximación para las ondas de alta intensidad, donde el número de fotones es extremadamente grande. La absorción y la emisión se ajustan al paradigma cuántico de cómo funciona la luz.

¿La luz dispersa se absorbe y se vuelve a emitir, o se refleja? De alguna manera, es una falsa dicotomía.

En la imagen clásica, que es excelente para describir la mayoría de los fenómenos en las experiencias cotidianas, describimos la luz que rebota en una superficie como reflejo especular o reflejo difuso.

La reflexión especular es la reflexión en forma de espejo que retiene la imagen del objeto después de la reflexión. Esto requiere una superficie muy lisa, como aguas tranquilas, mármol pulido o metal pulido.

La reflexión difusa es lo que vemos cuando miramos una nube o nieve. La luz rebota dentro de una nube por un tiempo antes de salir. La luz blanca del Sol escapa principalmente de la nube, dejándola blanca, pero ya no vemos ninguna imagen coherente del Sol porque cada rayo de luz fue en una dirección diferente.

La dispersión de Rayleigh es un ejemplo de luz dispersa que no rebota (ni se refleja) en una superficie. Es la razón por la cual el cielo es azul y por qué los ojos azules son azules.

Podemos describir todo eso en la imagen cuántica y obtener los mismos resultados. Decimos que los átomos, más precisamente, sus electrones, absorben fotones de luz y luego reemiten un nuevo fotón.

Para repetir la respuesta a la pregunta, la luz dispersa no siempre se refleja en la imagen clásica. En la imagen cuántica, la luz siempre es absorbida y reemitida.