¿Por qué necesitamos la naturaleza ondulatoria de la luz para tener interferencia o difracción? ¿Qué pasaría si consideramos la naturaleza fotónica de la luz?

Gracias por el A2A Arnav Kaushal

En realidad es al revés.

Fenómenos como la interferencia y la difracción no pueden explicarse intuitivamente por la naturaleza de las partículas de la luz. Es por eso que la versión comúnmente aceptada es la versión wave.

Sin embargo, es incorrecto decir que el enfoque de la versión fotónica (mecánica cuántica) es imposible. Es perfectamente posible Es muy difícil teorizar y obtener predicciones verificables experimentalmente. Cuando en lugar de usar una ecuación simple de onda EM, usamos la ecuación de onda de probabilidad (materia) para un fotón de acuerdo con el principio de incertidumbre, las matemáticas se vuelven demasiado confusas dando resultados ambiguos que se pueden interpretar de muchas maneras. Es por eso que hay un término famoso que puede haber encontrado. Se llama ‘La interpretación de Copenhague’ para dar una forma más común de entender estos resultados. Aunque es el más común, no es la única forma.

Puede ver el siguiente video para tener una mejor idea.

Si quieres que te dé una analogía más simple, diría:

“Imagina que estás en una playa. Y se le da la tarea de cargar arena en un contenedor. y para ayudarte a hacer eso, te doy dos opciones. Una es usar un balde y darme el peso de la carga o usar la punta del dedo para levantar cada grano y darme la cantidad de granos. Esa es la diferencia en estos dos enfoques que apuntan a un fin común “.

Richard Feynman ha escrito un libro maravilloso: QED: The Strange Theory of Light and Matter para responder preguntas como la suya de una manera mucho mejor que la que se puede obtener en Quora. Siéntase libre de pasar por eso.

Las ondas EM son cosas misteriosas. La forma en que se comportan depende en gran medida de lo que pretendemos verlos hacer, y simplemente hacen lo contrario de eso (colapso de la función de onda).

Las dos líneas anteriores pueden sonarle extrañas, pero entonces … bienvenido al mundo de la mecánica cuántica. Si una onda EM (y de manera similar cualquier otro ser subatómico como los electrones también) se comportará como una onda o materia depende de qué característica se esté midiendo. Cualquier medición externa perturbará la naturaleza de las partículas de una onda EM.

Aquí hay un bonito video animado:

Requerimos la naturaleza ondulatoria de la luz para explicar el efecto de la interferencia y la difracción, ya que solo explican los patrones formados.

  • Si tomamos la naturaleza de la partícula de la luz en la interferencia, entonces no habrá diferencia de camino o fase entre los dos fotones que ocurren y, por lo tanto, se obtendrá una iluminación continua en la pantalla y, por lo tanto, no se formará un patrón de interferencia.
  • Si consideramos la difracción de la luz debido a la naturaleza de la partícula (debido a los fotones), no habrá curvatura de la onda sino colisión directa entre el borde y el fotón y su desviación se puede obtener mediante las ecuaciones de la mecánica. Por lo tanto, se formará un patrón irregular que no es el caso del patrón de difracción.

Debido a que la interferencia y la difracción son propiedades del movimiento ondulatorio, ya sea luz o sonido. En la interpretación de los fotones, habrá ambos, siempre que haya una gran cantidad de ellos. Aquí, la onda es la de la probabilidad cuántica. Un solo fotón simplemente se dispersa a un punto.

Una vista alternativa: todo el espacio, fuera de las partículas de materia 3D básicas, está lleno de un medio universal que lo abarca todo, estructurado por cuantos de materia. Los corpúsculos de luz (fotones) son las partículas de materia 3D más básicas. Cada fotón tiene un núcleo de materia 3D en forma de disco y una región de medio universal distorsionado a su alrededor. El núcleo de materia 3D le da al fotón su naturaleza de partículas y la región distorsionada en medio universal, alrededor del núcleo de materia 3D, le da a la naturaleza de onda del fotón. Ver: http://vixra.org/abs/1312.0130 .

La naturaleza de partículas de la luz puede explicar lógicamente todas las propiedades de la luz, incluidas la interferencia y la difracción. Ver: ‘MATERIA (reexaminada)’.

Cualquier materia que exista en este Universo puede estudiarse por su naturaleza de onda o de partículas. Su diferencia es solo la forma en que percibimos y la razón es simplemente entender. Las leyes de la física son nuestra forma de ver el mundo y cómo funciona o se comporta Pero podemos o no entender lo mismo a menos que lo veamos con una perspectiva diferente. Por razones similares, pasamos de la física clásica a la física moderna para encontrar respuestas a cosas que la física clásica no podría explicar. Hoy tenemos teorías como la teoría general de relatividad, mecánica cuántica, teoría de cuerdas, universo paralelo, teoría M, etc. Todas son interpretaciones humanas para comprender cómo funciona el universo. Entonces, una y otra vez tenemos que cambiar nuestra perspectiva y se desarrollarán nuevas teorías. Porque vemos el Universo solo de la forma en que percibimos que siempre habrá una incertidumbre. Entonces, también tenemos un principio de incertidumbre.