Se disparan un fotón gamma y un fotón de radio desde el punto A y el punto B simultáneamente. ¿Cómo es posible que ambos lleguen simultáneamente si el fotón de mayor frecuencia atraviesa un camino más largo debido a más crestas y valles?

¡Buena pregunta!

La clave aquí es que si bien cada fotón tiene una frecuencia diferente, cada fotón también tiene una longitud de onda diferente. El fotón de frecuencia más baja tiene una longitud de onda más larga, por lo que cada ciclo cubre más distancia.

En este caso, el fotón de radio (frecuencia) tiene un “paso” mucho más largo que el fotón gamma, por lo que no necesita tomar tantos “pasos” para cubrir la misma distancia.

¡Salud!

El fotón no se “mueve”, las imágenes son solo una concepción artística de las ondas EM. Y tampoco se mueven realmente, son solo representaciones visuales de la magnitud de los campos.

Imagina que viajas por un camino recto a 100 mph. Desde la ventana del automóvil, sostiene una lata de pintura que gotea y deja caer gotas de pintura blanca cada segundo. Una persona en el suelo inspeccionando la carretera vería una serie de manchas blancas de espacios iguales por donde había viajado el automóvil. Ahora imagina que sostienes una lata de pintura roja que gotea que gotea cada medio segundo. El automóvil conduce a la misma velocidad que antes. Ahora, sin embargo, el inspector ve dos manchas de pintura roja en la carretera por cada gota blanca; las manchas rojas están espaciadas solo la mitad de distancia que las gotas blancas. Esta es la relación entre frecuencia y longitud de onda; La velocidad de propagación sigue siendo la misma para ambos automóviles.

Los “caminos” ondulados que se ven cuando las personas dibujan gráficos de ondas de luz representan la intensidad variable de los campos eléctricos y magnéticos; no es parte del “camino” que sigue la onda de luz como tal. Esa es una línea recta en la más simple de las situaciones.

Solo para agregar a todas las buenas respuestas mencionadas anteriormente, solo debe confundirse y preocuparse si la velocidad de señalización de información excede “c”, es decir, si la velocidad del frente de onda excede c, en ambos casos eso no sucede. De hecho, puede tener la velocidad de fase, o incluso la velocidad de grupo en algunos casos, exceder la velocidad de la luz, y no hay problema con eso.

Si el punto A y el punto B comparten la misma distancia al receptor (Punto C), la ruta (distancia) que recorrerán esos fotones es la misma, el número de crestas y valles no importa en esa situación, ya que la pregunta se refiere a un solo partículas Su velocidad es la misma: la velocidad de la luz. Esas son las condiciones ideales donde el medio no es relevante. No importa si se trata de un fotón de rayos X, un fotón de rayos gamma, un fotón infrarrojo; si se emiten al mismo tiempo, llegarán al mismo tiempo (no absoluto, por supuesto, habrá una desviación muy pequeña e insignificante) debido a que el equipo de medición no es perfecto). Por supuesto, si el medio no es uniforme o si afecta a los fotones con cierta longitud de onda, los fotones no llegarán al mismo tiempo, se puede ralentizar o incluso absorber.

Sin embargo, si tiene una fibra óptica, los fotones no llegarán al mismo tiempo, aunque tendrán las mismas propiedades en términos de longitud de onda y frecuencia, ¿por qué? Debido a que diferentes fotones viajarán diferentes distancias debido a la reflexión interna, algunos se emitirán desde el centro del emisor (digamos un diodo láser) mientras que otros se emitirán desde su borde, como resultado, los fotones viajarán diferentes longitudes debido a las diferentes ángulo en el que caen y se reflejan desde la fibra. En el caso ideal (la fibra es recta), algunos de los fotones no se reflejarán en absoluto, ya que pasarán directamente a través de una línea recta desde el emisor hasta el receptor. En la práctica, algunos de los fotones se reflejarán y su trayectoria no será una línea recta sino un zigzag irregular, por lo que el momento en que se recibirán no será el mismo.

Es posible porque su suposición es incorrecta: el fotón gamma no “atraviesa un camino más largo debido a más crestas y valles”.

¿Por qué? En primer lugar, porque está confundiendo dos conceptos diferentes: 1) el fotón y 2) la onda asociada con el fotón. El fotón es en sí mismo una partícula puntual como se explica en Photon.

Otra razón: claro, la onda del fotón gamma tiene más crestas / valles, pero están espaciados de manera mucho más compacta. De hecho, el producto de la longitud de onda y la frecuencia ES la velocidad de la luz.

Independientemente de la forma de un fotón, todas las partes se mueven en c. Esto se debe a que c = l / t, donde l es la longitud de onda yt es el tiempo de onda. Entonces, incluso si el electro era un meneo, las partes no se balancean hacia arriba y hacia abajo, sino que serían constantes, como las jorobas de un camello.

Pero la imagen muestra los campos E y H, perpendiculares a la dirección del movimiento. Por lo general, E = H, por lo que se muestran del mismo tamaño. Pero estas curvas son intensidades en esa dirección, en lugar de desplazamiento en esa dirección.

Luego obtienes el vector de poynting [matemáticas] W = \ frac {\ beta \ kappa} 2 E \ veces H [/ matemáticas], donde beta y gamma son valores dependientes del sistema. W es flujo de energía.

Una vez que se habla de fotones, las propiedades de onda ya no se mantienen. Un fotón viaja en línea recta.
Pero si considera la onda EM, es solo el campo eléctrico y magnético el que fluctúa, no hay ninguna partícula como tal que atraviese el camino sinusoidal.

El fotón no viaja de forma ondulada. Es la frecuencia de la oscilación de la intensidad del campo eléctrico en un lugar determinado, es la frecuencia del fotón que es la cuantización del campo.