поглощение и излучение фотона

Ответ от Evgeny M.[гуру]
Если слегка утрировать, то это выглядит примерно так.
Каждый электрон "одет" в фотонную шубу, состоящую из виртуальных фотонов. Виртуальные фотоны это такие фотоны, которые испускаются и тут же поглощаются этим же самым электроном. Виртуальная фотонная шуба воспринимается нами как электрическое поле вокруг электрона.
Если мы начнем накачивать электрон энергией, например, разгонять электрон с ускорением (неважно по закону синуса или просто с нарастанием скорости) , то часть виртуальных фотонов не успевает поглотиться обратно электроном, так как электрон с ускорением ушел из той системы отсчета, где он покоился. Такие фотоны из виртуальных переходят в разряд реальных, то есть электрон движущийся с ускорением начинает излучать фотоны, то есть электромагнитные волны.
Электрон, ушедший с ускорением продолжает испускать виртуальные фотоны, переходящие в реальные, так как его продолжают накачивать энергией.
В принципе электрон может излучать фотоны и двигаясь без ускорения равномерно и прямолинейно. Для этого надо чтобы он имел скорость больше скорости света в среде (и разумеется меньше скорости света в вакууме). В этом случае фотонную шубу с электрона просто срывает, так как виртуальные фотоны не успевают в такой среде поспеть за породившим их электроном. Так возникает черенковское излучение. Механизм очень похожий на появление ударной звуковой волны от сверхзвукового самолета.
В атомах электроны вращаются вокруг ядра. Вращение это тоже движение с ускорением. Но излучения электромагнитных волн (фотонов) здесь не происходит (в основном состоянии системы). В атомах виртуальными фотонами обмениваются между собой электроны и протоны в ядре. Идет такая игра. Сколько виртуальных фотонов излучит один электрон, столько их поглотят другие электроны и протоны. В основном состоянии баланс всегда строго соблюдается. В связанных системах всегда идет обмен фотонов, а не поглощение своих собственных фотонов. Излучение фотонов из электронов атома происходит только при переходе атома из возбужденного состояния в основное. При этом электрон, находящийся на верхнем энергетическом уровне, испускает больше виртуальных фотонов, чем могут поглотить другие электроны и протоны. Ведь у него избыток энергии. Непоглощённый никем фотон не может поглотиться обратно "родным" электроном, так как система связанна взаимодействием. Поэтому этому фотону ничего не остается, как из виртуального стать реальным и излучиться, забрав с собой избыток энергии, а атом переходит в основное состояние.
Такое объяснение дает квантовая теория поля.
Уравнения в квантовой теории поля, в которых появляются решения с "шубами" из виртуальных частиц переносчиков взаимодействия довольно часто имеют место. Например, для протонов и нейтронов есть решения из шуб, состоящих из мезонов. Мезоны это переносчики сильных ядерных взаимодействий.
В теории твердого тела есть тоже подобные решения. Например, доменную стенку в ферромагнетике сопровождает деформация кристаллической решетки, при квантовании переходит в виртуальную фононную шубу. Если трясти домены ферромагнетика переменным магнитным полем, то доменные стенки излучают фононы (звуковые волны). Если доменная стенка движется по кристаллу ферромагнетика со скоростью быстрее скорости звука в кристалле, то она тоже излучает фононы.