Si concentra la luz en un punto del aire, ¿se calentará el aire alrededor del punto de concentración?

La luz no está interactuando consigo misma. En realidad, fundamentalmente no puede interactuar consigo mismo. Por eso es tan diferente de otras partículas fundamentales como los electrones. Es a la vez una maldición y una bendición.

Cuando concentras la luz en un trozo de papel, una gran cantidad de energía que de otro modo se habría dispersado a lo largo de una larga distancia, se concentraría en un solo punto pequeño. Esta energía es suficiente para calentar y quemar el papel.

Lo mismo sucederá con el aire. El aire no está vacío, el aire es una mezcla de gases. Los gases absorben la energía emitida por la luz. El problema es que concentrar la cantidad de luz necesaria para calentar el aire es muy grande. Además, el calentamiento tendría que hacerse muy rápido ya que las moléculas de aire se están moviendo para que la misma molécula no obtenga la energía durante una gran cantidad de tiempo.

Si toma una lente muy grande y concentra mucha energía del sol, esencialmente puede calentar el aire.

Si me permitiera ser un poco más técnico, los gases se absorben muy bien en frecuencias específicas y no tanto en otras. Dado que la luz del sol es una fuente de banda ancha, es decir, tiene todas las frecuencias posibles, gran parte de la energía concentrada se desperdiciaría, ya que las moléculas de aire no absorben eficientemente a esas frecuencias. Lo que realmente necesita es una fuente de luz que produzca toda su energía en frecuencias cercanas al lugar donde más absorbe el aire. Dado que el nitrógeno y el oxígeno son los gases más abundantes, veríamos a qué frecuencias absorberían más y, en consecuencia, prepararíamos nuestra fuente de luz. Esto se puede hacer con láser. De hecho, puede crear plasma en el aire utilizando ciertas técnicas con láser.

Como otros ya han señalado, la luz no está interactuando consigo misma. Interactúa con el aire.
La energía de la luz se reducirá igualmente a la parte de energía absorbida por el aire (que depende de muchas condiciones).

En realidad, en un campo en el que trabaja la empresa que trabajo, la industria del láser, es un problema común. Si el láser es lo suficientemente potente Y enfoca el haz con una lente, debe colocar ese punto de enfoque y la ruta cercana en el vacío. De lo contrario, el aire en ese lugar se calentará e incluso, hablando en sentido figurado, arderá.

Usando una lente puede (ineficientemente, enfocar el componente IR de la luz solar en una mancha de papel y se calienta. Una lente de cuarzo funciona mejor.

El aire es transparente, por lo que el IR no lo calienta. Pero si calienta tanto el aire que se vuelve opaco, el IR enfocado de la luz solar agregará calor.

Si tuviera que elegir, por alguna extraña razón, encontrará que la luz solar enfocada calienta el cloro muy bien, pero la convección lo aleja con bastante rapidez.

Simplificando demasiado para explicar simplemente:

Lo importante es la interacción de la luz con el papel. La luz viaja por el aire sin interactuar mucho con ella. Necesita interactuar con la materia para que se caliente.

En realidad, estás concentrando la energía de la corriente paralela de luz del sol en un área más pequeña. No puedes hacer este truco en un día nublado porque la luz está más dispersa.

Tampoco puede hacerlo a menos que tenga un punto focal, ¡lo que no haría si lo estuviera apuntando al ‘aire’, en efecto, a nada!

Pero si. Si pudieras concentrarte en un punto en el aire (que no puedes) el área se calentaría.
Estás convirtiendo la energía que los fotones sin masa han adquirido a través del movimiento, en calor.

Los fotones no están, en ningún momento, interactuando con ellos mismos.

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