¿Es la radiación electromagnética una partícula?

Pues sí y no.

La radiación electromagnética es solo luz, que puede ser modelada por partículas (fotones) u ondas – vea Dualidad de partículas de onda.

Ha habido una larga historia de debate sobre esta cuestión, con muchos científicos prominentes de los últimos siglos aportando pruebas contundentes para cada modelo. El hecho es que ninguno de los modelos puede explicar todas las propiedades de la luz, es decir, la luz difractará si pasa a través de una abertura estrecha (como una onda, pero no como una partícula), pero la luz se cuantifica (forma paquetes distintos, lo que sugiere partículas – fotones ) Esto lleva a la teoría moderna de que la luz puede actuar como una partícula y una onda, aunque algunos creen que se describe mejor como ‘quanta’, ni una partícula ni una onda, pero exhibe características de ambos en diferentes circunstancias.

Nuestra mejor teoría hasta la fecha de todas las variedades de materia y energía es la teoría cuántica de campos.

Los objetos fundamentales en la teoría del campo cuántico son campos, como el campo electromagnético. Sin embargo, a diferencia de los campos clásicos que pueden hacer lo que quieran, las excitaciones de los campos cuánticos vienen en unidades establecidas llamadas cuantos (plural de cuánticos). Cuando estos cuantos se localizan y detectan, los percibimos como partículas.

Entonces, la respuesta técnicamente precisa a su pregunta es que la radiación electromagnética es una forma particular de excitación del campo electromagnético. Estas excitaciones pueden propagarse como ondas, pero también pueden localizarse y detectarse como partículas.

Técnicamente no pero sí. En términos de “no”, la radiación electromagnética es una combinación de campos u ondas magnéticos y eléctricos y viaja entre partículas. También es la interacción ondulatoria entre fuerzas. En términos de “sí”, en física cuántica, cada fuerza básicamente tiene una versión de partículas. Cada partícula también tiene una forma de onda. Esto se llama dualidad onda-partícula. La forma de partículas de radiación electromagnética es el “fotón”. Los diferentes fotones de energía son iguales a las diferentes partes del espectro EM.

Sí, pero no tome eso como que la radiación electromagnética es un objeto localizado como un grano de arena. En mecánica cuántica, la palabra “partícula” realmente significa que hay una cantidad mínima de algo; Es indivisible. Por ejemplo, imagine que tiene una onda estacionaria (electromagnética) atrapada en una caja con paredes que reflejan perfectamente. En todas partes de la caja, el campo eléctrico oscila a la misma frecuencia. La fuerza del campo es una medida de cuánta radiación hay en la caja. Todo eso es consistente con la física clásica. Lo que revela la física cuántica es que solo ciertas amplitudes son posibles. La siguiente amplitud más grande corresponde a lo que obtienes al agregar una cantidad discreta de energía, h * f , a la onda, donde h es la constante de Planck yf es la frecuencia. No puede agregar ni eliminar una fracción de esa cantidad. Entonces, es como si estuviera hecho de partículas, cada una con energía h * f, a pesar de que la onda llena toda la caja.

La radiación electromagnética tiene algunos atributos similares a partículas, pero sería estirarla para llamarla partícula.

Considere la radiación emitida por un átomo excitado. Comienza en un punto y se extiende en todas las direcciones. No se parece mucho a una partícula.

Sin embargo, si detectamos la radiación usando papel fotográfico, ¡vemos que toda la energía emitida llega al mismo lugar! Por lo tanto, a menudo se dice que la radiación es en forma de onda durante la transmisión, pero en forma de partículas en la absorción.

Algunas personas afirman ser capaces de entender cómo funciona esto. Lo que quieren decir es que tienen un modelo matemático que describe perfectamente lo que sucede. Otras personas como Feynman fueron lo suficientemente honestos como para admitir que no lo entienden, ya que una descripción no es lo mismo que entender.

Si. Al igual que todas las entidades fundamentales en Física, la radiación electromagnética tiene propiedades que son tanto de partículas como de ondas. El cuanto de radiación electromagnética se llama fotón.

Su naturaleza de partículas es evidente en:

• La intensidad del espectro de radiación de un cuerpo negro; y
• Los espectros de emisión y absorción de elementos químicos.

Su naturaleza ondulatoria es evidente en:

• Patrones de interferencia;
• Longitudes de onda desde ondas de radio a través de la luz hasta ondas gamma; y
• Frecuencias desde ultravioleta hasta visible a infrarrojo.

Las longitudes de onda y las frecuencias, por supuesto, están conectadas a través de la velocidad de la luz (de hecho, la velocidad de toda radiación electromagnética):

[matemáticas] c = \ lambda \ nu [/ matemáticas]

Donde [math] \ lambda [/ math] es la longitud de onda, [math] \ nu [/ math] es la frecuencia y [math] c [/ math] es la velocidad de la luz.

En algunas situaciones, muy raramente en EE, es útil pensar en EM como una partícula, pero muy raramente, generalmente parece más una onda. Si está tratando de diseñar con un viejo fototubo de vacío, modelarlo como una partícula es la única forma en que tiene CUALQUIER sentido. Pero al diseñar antenas y guías de onda y líneas de transmisión, la onda es la única forma que tiene sentido.

Creo que la radiación EM ionizante podría considerarse partículas u ondas sin masa, ya que se comportan como fotones u ondas, la EM no ionizante se comporta solo como ondas.