Cuando un fotón viaja a través de un prisma grueso, ¿sale con un color / frecuencia diferente? Si no, ¿no perdió energía el fotón viajando a través del prisma e interactuando con esos átomos (o cómo mantuvo su energía)?

Esta es una buena pregunta. La respuesta es que para la luz que pasa a través de un prisma, la frecuencia sigue siendo esencialmente la misma, porque la interacción fotón-átomo es, en buena aproximación, un proceso elástico , por lo que el fotón no pierde energía durante la interacción. El nombre de este proceso es la dispersión de Thomson si desea obtener más información. La explicación intuitiva y simplificada es que a medida que la onda de luz (es más fácil pensar en términos de ondas en esta imagen) pasa a través de un electrón, pierde algo de energía al electrón al hacerla oscilar. Sin embargo, la oscilación del electrón reemite luz a la misma frecuencia, y la luz emitida por todos los electrones en un prisma al hacer esto se agrega constructivamente a lo largo del camino que la luz toma en el prisma [1], y todo el proceso es casi exactamente elástico

Sin embargo, si aumenta la frecuencia (digamos rayos X), la dispersión de fotones y electrones se vuelve cada vez más inelástica, y en algún momento comenzará a ver pérdidas notables en la energía de los fotones y una falta de dispersión coherente. Esto se conoce como dispersión de Compton , y fue una de las pruebas más importantes para la mecánica cuántica.

[1] Cada fotón individual se dispersa por todo el lugar, pero se dispersan elásticamente. Como dije, es mejor pensar en ondas aquí, la imagen de partículas puede ser bastante contradictoria.

Tengo que estar en desacuerdo con Allan.

El fotón es simplemente el cuanto del campo EM. Cuantifica la energía y el momento angular de la onda, que obedece las ecuaciones de Maxwell tan perfectamente en los materiales como en el vacío.

Dichas ecuaciones describen con precisión el índice de refracción y la flexión resultante dependiente de la frecuencia de los “rayos” de luz en un prisma. El fotón es un cuanto de ese campo.

Por supuesto, también puedes pensarlo a la manera de Allan, ¡pero buena suerte para obtener los resultados correctos!

si sale con un color diferente, ¿cómo puedes creer que es el mismo fotón? Solo el sentido común te dice que no es posible, se absorbió el fotón original y se liberó un fotón diferente para mantener el equilibrio.

La transmisión no es sin pérdidas, pero esto solo significa que se pierden fotones enteros, no que el momento de los fotones deba ser alterado.