¿Qué hay detrás de E = hf de un fotón?

El profesor Lewin ya respondió directamente a su pregunta.

Pero usted señaló preguntas más profundas: ¿por qué la energía cinética de un fotón está relacionada con su frecuencia? ¿Qué causa esa frecuencia del fotón, aparte de las matemáticas o “simplemente es”?

Echemos un vistazo lógico a esas preguntas. Esa frecuencia de radiación de fotones se mide como una oscilación de una fuerza eléctrica con una fuerza magnética asociada. Esa oscilación también se ve directamente como viajando con la partícula de fotones. Todas las oscilaciones de partículas que no empujan partículas son causadas por rotaciones. Por lo tanto, una carga electrostática debe estar girando para causar esa oscilación de la fuerza eléctrica. También se puede mostrar que la fuerza magnética oscilante relacionada está relacionada con la rotación de carga eléctrica en las referencias que se dan a continuación.

Pero ese tipo de carga oscilante cambia de positivo a negativo en ciclos que indican un sistema cargado binario. Por lo tanto, tanto una carga positiva como una negativa deben estar unidas electrostáticamente y girar una frente a la otra a la frecuencia medida. Para que la carga atraviese el ciclo positivo a negativo completo, las cargas deben pasar por fases de dominación y recesión, lo que indica que deben estar en el mismo plano que la velocidad lineal del fotón completo en c y, por lo tanto, se ven afectadas relativísticamente en el avance (aumentar la fuerza de carga) y la dirección inversa (disminución de la fuerza de carga). ¡Este es el EMF de fotones y otras cargas móviles “libres” (no unidas a un átomo)!

Este modelo de fotón real se proporciona en MC Physics Home y en el documento de viXra http://vixra.org/pdf/1609.0359v1… . Muestra que la fuerza magnética es generada por una carga en movimiento.

Su fórmula ni siquiera es correcta para una onda EM clásica , cuyo flujo de energía es proporcional al cuadrado de su amplitud.

Me encanta ver a la gente interesarse en la física, pero odio cuando crees que puedes saltarte todo el conocimiento existente y simplemente “rodar el tuyo”.

Ok, tienes razón en parte pero te falta totalmente la física.

La energía de un haz de luz es proporcional a la amplitud. Sin embargo, notará que si lo hace correctamente, hay una constante de proporcionalidad. Resulta que “constante” es en realidad una función de frecuencia. De hecho, la energía también es proporcional a la frecuencia.

En una imagen cuántica, la amplitud es una medida del número de fotones. Cada fotón lleva una energía dada por la ecuación normal E = hf.

Ahora, la opinión estándar es que no se puede derivar la relación de Planck de la física clásica … [1]

[1] No estoy completamente convencido de que eso sea cierto. Pero ciertamente lo acabo de intentar y mi derivación rápida falló. Aunque lo pensaré más.

Cuando quieres trabajar seriamente con campos cuánticos electromagnéticos, encuentras que la luz a veces se manifiesta como un campo y otros tipos que una superposición (en un sentido de vectores en un espacio de Hilbert) cuando todos en su amplitud adecuada y un número determinado de fotones con diferentes energías y 2 orientaciones para los fotones de espín en cada vector que forma parte de la superposición

En el caso de que la luz sea visible por nuestro ojo, nuestra forma de observar a través del ojo provoca que el campo cuántico electromagnético tenga un comportamiento como los fotones que impactan en su ojo. La energía del fotón está relacionada con la frecuencia de un haz de luz, que sería el límite clásico de estos fotones que llegan a los ojos. Este es el único sentido en que rigurosamente en QM real (QFT, en realidad) esta fórmula tiene sentido

En caso de que no sea obvio por algunas de las otras respuestas, el punto de Jess H Brewer es correcto. La energía de una onda es proporcional al cuadrado de la amplitud. Eso incluye todas las ondas clásicas. De manera similar, en la interpretación estándar de la mecánica cuántica, la probabilidad de que un fotón vaya a algún lado es proporcional al cuadrado de la amplitud local, o lo que yo llamo el desplazamiento de la onda (la amplitud es el desplazamiento máximo en el antinodo).

E = hf proviene de la naturaleza: la motivación para pensar que se puede modelar la naturaleza proviene del estudio de la radiación de la cavidad y se publicó por primera vez para la luz en relación con el estudio del efecto fotoeléctrico. La relación desde entonces ha sido verificada muchas veces. Así es como funciona la naturaleza.

“Mi conclusión ahora es que E = kA, donde A es la amplitud de la onda, y k es una constante, que es 1.” … ¿entonces la energía de una onda es igual a su amplitud?

Eso significaría que la cantidad de trabajo para hacer una onda depende solo de la amplitud de la onda, y no de cuánto tiempo está generando la onda … así que cuanto más tiempo pase generando la onda, menor será la potencia, y se necesitará cero. trabajar para hacer una ola infinitamente larga … ¿es eso realmente cierto?

“He derivado la ecuación de una ecuación de onda electromagnética clásica”.

… Sospecho que hay una falla en tu derivación. La ecuación de onda EM clásica es:

[matemáticas] c ^ 2 \ nabla ^ 2 \ vec E (\ vec r, t) = \ partial_t \ vec E (\ vec r, t) \\ c ^ 2 \ nabla ^ 2 \ vec B (\ vec r, t) = \ partial_t \ vec B (\ vec r, t) [/ math]

Una onda posible es [matemática] \ vec E = E_0 \ sin (kz- \ omega t) \ hat x [/ matemática] para la parte del campo eléctrico.

La energía transportada por esta onda a través de un área unitaria por unidad de tiempo se da a través del vector Poynting … ¿usaste eso?

… la referencia a la que enlaza dice: “aquí está mi modelo”, pero no define “fotón” desde el principio, y no da ninguna razón para creer que este modelo sea verdadero para la luz real. Es fácil proponer teorías personales para las cosas … pero no son más que especulaciones sin evidencia experimental que las respalde.

Intente usar fuentes verificadas establecidas.

Eso es muy pintoresco, amigo.

Esto es lo que está detrás de la ecuación más importante que conozco: la respuesta de Piotr Słupski a ¿Cuál es la forma y el volumen de un fotón?

E = hf es la base de la dualidad onda-partícula, el núcleo de la teoría cuántica.

Combine E = hf con una relatividad especial y obtendrá la longitud de onda de De Broglie, que Schrödinger usó para derivar su famosa ecuación de onda.