La luz que se propaga a través de la materia está en un estado acoplado especial. Las ondas de “luz” son una mezcla de campos electromagnéticos, corrientes eléctricas y vibraciones atómicas. Por lo tanto, no es lo mismo que una onda electromagnética que se propaga en el vacío. La luz en la materia no es un campo electromagnético puro.
Por lo tanto, la luz en la materia generalmente se propaga a una velocidad menor que la luz en el vacío. Entonces, un fotón que se propaga en la materia es diferente en muchos aspectos importantes que un fotón que se propaga en el vacío. Dicho esto, el fotón en un material aislante todavía se llama fotón.
Las ecuaciones para la relatividad especial dependen explícitamente de la velocidad de la luz en el vacío. Las ecuaciones de la relatividad no dependen de la velocidad de la luz en ningún material. Por lo tanto, ralentizar un fotón en un material no violará la relatividad especial.
- ¿Qué pasaría con la velocidad de la luz cuando pasa a través de un medio de índice de refracción negativo?
- ¿Existe un límite teórico de 'velocidad' para algún proceso físico? Quiero decir, además de toda la cuestión de la velocidad de la luz, ¿hay algún otro límite de velocidad?
- La velocidad constante de la luz se considera contraintuitiva e inconcebible. Sin embargo, la velocidad del sonido tampoco cambia con el movimiento de la fuente de sonido. ¿Por qué la gente piensa que es normal? ¿Cuál es la diferencia entre los dos?
- Si la relatividad dice que ningún referencial es absoluto, ¿por qué no decimos que las estrellas se mueven alrededor de la Tierra a la velocidad del Universo al día?
- Teniendo en cuenta que todo tiene gravedad, ¿una nave espacial que viaja a velocidad de la luz formará un arco a lo largo del centro del universo?
Esto no cambia el hecho de que los fotones se mueven lentamente. Simplemente significa que la física galileana (es decir, newtoniana) es una aproximación válida para estos fotones ralentizados. La relatividad especial se aplica con precisión a estos fotones como lo hace para todo lo demás. Sin embargo, uno no tiene que usar SR para estos fotones.
La relación entre la velocidad de la luz y la velocidad de un fotón en el vacío con respecto a la velocidad del fotón en la materia se denomina índice de refracción. Para la mayoría de los aisladores transparentes bajo condiciones de tierra, el índice de refracción está entre 1 y 4. El índice de refracción en el aire a presión atmosférica es algo así como 1.000001, el índice de refracción del agua líquida es de aproximadamente 1.33, y el índice de refracción de un el diamante es de aproximadamente 3.3.
Los fotones en este material ‘ordinario’ se mueven a velocidades que son relativistas. Si el material que transporta estos fotones se mueve, la velocidad de los materiales se suma a las velocidades de los fotones de manera relativista. La fórmula galileana para la adición no es válida para estos fotones.
Los fotones en el diamante se mueven casi tan lento como podría llegar a cualquier material normal. Los fotones en un diamante todavía se mueven más rápido que los cohetes más rápidos lanzados desde la Tierra. Ningún cohete o proyectil lanzado desde la superficie de ningún planeta puede moverse tan rápido como un fotón en un diamante.
Hay materiales exóticos que se han diseñado donde el índice de refracción tiene valores de miles de millones. Los fotones en estos materiales se mueven más lentamente que un caracol. Los fotones en estos materiales se mueven a velocidades no relativistas. La velocidad de estos fotones se suma a la velocidad del material de acuerdo con una fórmula galileana.
Entonces estos fotones son básicamente ‘newtonianos’, no relativistas. Las ecuaciones de relatividad especifican que un humano puede caminar más rápido que estos fotones.
Sin embargo, esto no es todo. Los fotones en algunos materiales exóticos se congelan efectivamente, no se mueven durante largos períodos de tiempo. Por lo tanto, los fotones están básicamente quietos. Un anónimo de mar podría moverse más rápido que estos fotones. Eso es muy lento.
Luz lenta – Wikipedia
‘La luz lenta es la propagación de un pulso óptico u otra modulación de una portadora óptica a una velocidad de grupo muy baja. La luz lenta ocurre cuando un impulso de propagación se ralentiza sustancialmente por la interacción con el medio en el que tiene lugar la propagación.
En 1998, el físico danés Lene Vestergaard Hau dirigió un equipo combinado de la Universidad de Harvard y el Instituto de Ciencias de Rowland que logró ralentizar un haz de luz a unos 17 metros por segundo [1], y los investigadores de la Universidad de Berkeley redujeron la velocidad de la luz que viajaba. a través de un semiconductor a 9.7 kilómetros por segundo en 2004. Hau más tarde logró detener la luz por completo, y desarrolló métodos por los cuales puede detenerse y luego reiniciarse. [2] Esto fue en un esfuerzo por desarrollar computadoras que utilizarán solo una fracción de la energía de las máquinas actuales. [3]
En 2005, IBM creó un microchip que puede ralentizar la luz, hecha de materiales bastante estándar, lo que posiblemente allane el camino hacia la adopción comercial ”.
Luz helada en sus huellas
‘Pero cuando el equipo de Houck agregó una pequeña pieza de aluminio sobreenfriado cerca de los extremos no conectados por el condensador, observaron algunos efectos extraños. Debido a las peculiaridades de la física cuántica (las reglas poco intuitivas que rigen la acción física, incluida la de las partículas, en las escalas más pequeñas), el aluminio actuó como un mensajero entre los fotones enviados en los cables, impartiendo cambios sutiles en los fotones con cada rebote pasado. eso.
Con el tiempo, los niveles de energía de los fotones cambiaron tanto que se necesitó más energía para saltar entre los cables que quedarse. Cuando eso sucedió, los fotones se congelaron en uno de los cables, como las moléculas de agua que pierden calor hasta cristalizarse en hielo ”.
