El fotón es una partícula elemental en el modelo estándar de física de partículas. No tiene una longitud de onda . Se caracteriza en la tabla como una partícula puntual con masa cero y giro uno. Su energía viene dada por E = h * nu, donde nu es la frecuencia de la onda electromagnética clásica que puede ser formada por fotones de la misma energía.
Aquí es donde viene la confusión. La longitud de onda y la frecuencia caracterizan la onda electromagnética emergente de muchos fotones. Aquí se puede ver cómo emerge la onda clásica, aunque necesita una base de teoría de campo cuántico para comprenderla. El fotón, como entidad mecánica cuántica, tiene una función de onda mecánica cuántica. Este conjugado complejo de función de onda al cuadrado da la densidad de probabilidad para que el fotón específico esté en (x, y, z, t). La frecuencia en la función de onda es la frecuencia de la posible onda clásica emergente, pero para el fotón individual solo está conectada con la probabilidad de manifestación, como, por ejemplo, en el experimento de doble rendija de fotón único.
“¿Cómo puede un fotón tener una longitud de onda de unos pocos kilómetros y aún ser considerado como una partícula?
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No es asi. Se necesitan miles de millones de fotones para construir la onda electromagnética clásica. En las fotos de arriba, cada fotón individual da un pequeño punto. La acumulación proporciona la distribución de densidad de probabilidad para los fotones, y he aquí, hay una frecuencia asociada con el patrón de interferencia, aunque el fotón se manifiesta individualmente como un punto en (x, y) de la pantalla.
Por eso necesitamos mecánica cuántica.