Вообще говоря, вот это
и затем излучит фотон такой же частоты
не обязательно, но дело не в этом.
Излучение и поглощение оказываются одинаковыми в равновесном состоянии, а оно предполагает, помимо прочего, еще и изотропность поля излучения, которой в интересущей вас ситуации не имеется. Проще говоря, фотоны прилетают в вещество с одной стороны, а после переизлучения улетают в произвольном направлении, соответственно, в исходном направлении их становится меньше.