¿Por qué llamamos fotones ‘partículas’? ¿No son todas ondas electromagnéticas? ¿Decimos eso solo porque la energía debe estar dentro de algo?

Un fotón no es una onda, es un objeto / partícula cuántica.

Considere la luz emitida por un filamento caliente. Los átomos vibran al azar debido a la temperatura. Los átomos individualmente emiten ‘luz’ y no saben lo que están haciendo los otros átomos. No hay forma de que puedan actuar juntos y vibrar en fase para producir una ola.

Cualquiera que sea la luz, debe consistir en muchos pedacitos que son emitidos por átomos individuales. Ahora cada átomo podría emitir una onda que se extiende en todas las direcciones, pero hay un problema que resulta del hecho de que a medida que la onda se extiende en 3 dimensiones, la energía se extenderá cada vez más sobre el área de superficie creciente. Sin embargo, la frecuencia de la onda sería constante. Cada vez que detectamos un fotón, su energía es siempre proporcional a la frecuencia, E = hf. Esto sugiere que aunque la onda se está extendiendo en el espacio 3 D, cuando la detectamos, toda la energía llega al punto de detección y de alguna manera ya no se extiende en el espacio. Parece razonable suponer que la energía nunca se extendió realmente.

¿Cómo deberíamos pensar en el comportamiento de un fotón? Feynman describe cómo podemos calcular la probabilidad de detectar un fotón en cualquier ubicación particular mediante el siguiente método. El fotón tiene un fasor que gira a una frecuencia (que es la frecuencia de la “onda de luz”. Usted calcula la longitud y la dirección del fasor resultante de probar cada posible camino desde la fuente hasta el punto deseado. Luego agrega los fasores resultantes como vectores. La longitud del resultado ^ 2 da una indicación de la probabilidad. Este enfoque explica por qué la luz parece viajar en líneas rectas, refracción de reflexión, difracción y patrones de interferencia desde múltiples rendijas.

Si se detecta un fotón en una ubicación, la probabilidad se convierte instantáneamente en uno y la probabilidad de que se encuentre en cualquier otro lugar se convierte en cero. Esto no es diferente a un dado que tiene una probabilidad de 1/6 de ser un tres. Una vez que ha aterrizado, la probabilidad se convierte en uno para el lado que está boca arriba y cero para todos los otros lados.

Las ondas se pueden describir por fasores, cuando dos ondas no están completamente sincronizadas, decimos que no están en pahse. Describimos cómo están dentro / fuera de fase por el ángulo de fase, que es el ángulo entre los fasores de las dos ondas.

Esto le da al comportamiento de los fotones cierta similitud con las ondas, la consecuencia de que ambos sean descritos por fasores. Esto no significa que sean lo mismo o que la luz sea a veces ondas y a veces partículas; esto era un pensamiento razonable en los tiempos de los Shrodingers, pero no ahora.

Las propiedades de la luz que observamos son la suma de las probabilidades de fotones individuales. Lo que quiero decir es que la luz no hace nada que un fotón no hace. Por ejemplo, en el experimento de la doble rendija, la probabilidad de detectar un fotón en la pantalla varía periódicamente, alto bajo, alto bajo. Esto resulta de la adición de los fasores, a veces tienden a alinearse y sumarse y en otros lugares tienden a apuntar en diferentes direcciones, se enroscan y el resultado es cercano a cero. Cuando muchos fotones pasan a través de las rendijas, no sucede nada diferente, los fotones no interfieren, simplemente hacen lo que habrían hecho si estuvieran solos. Los lugares donde la probabilidad de detección era bastante alta se ven brillantes porque se detectan muchos fotones allí. Donde la probabilidad era baja, se detectan pocos fotones y, por lo tanto, aparecen oscuros.

Las ecuaciones de Maxwell funcionan bien y son muy utilizadas. Funcionan porque al suponer que la luz es una onda (que no lo es) las ecuaciones están calculando el efecto de algo que se describe por fasores.

[Es más bien como el modelo común para corrientes eléctricas y chzarge usando agua. Q = I xt y Vol = caudal x t. La forma subyacente de las matemáticas es la misma, por lo que la analogía funciona.]

Finalmente, algunos dirán que es una ola en el campo cuántico; no sé mucho sobre esto, pero me pregunto si esto es comprobable. Puede ser un dispositivo matemático que funciona, pero no creo que podamos detectar el campo cuántico y me pregunto si la teoría hace predicciones que puedan probarse. ¡No lo sé y mis matemáticas se han deslizado mal con los años, así que no volveré a hacer ningún cálculo vectorial!

Siendo una teoría física, la teoría de Ultrawave explica los fotones como partículas, pares de electrones para ser exactos. Todas las partículas giran a la velocidad de la luz, y la velocidad de la luz es una constante de la naturaleza. Cuando los electrones están en orientaciones opuestas y chocan entre sí, negarán sus rotaciones y despegarán a la velocidad de la luz al instante. Es la razón por la que no necesitan acelerar, ya van a la velocidad de la luz. La única razón por la que tienen una naturaleza ondulada es que hay rotaciones internas que suceden a la velocidad de ultra ondas de 8.9359E + 16 m / s, y dado que hay dos de ellas en cada una de las partículas, para cuando pasamos longitud de onda, ha requerido 2 veces la circunferencia de un solo electrón. Quizás esté pensando “cómo puede ser eso, hay tantas longitudes de onda de fotones que esto no tiene sentido”. Esto se debe a que cada longitud de onda requiere más electrones. La opinión estándar de que los átomos están formados por protones y neutrones es incorrecta. Las masas de protones se unen para formar partículas más grandes que se unen con neutrones que también se unen para formar neutrones más grandes (las cantidades reales agregadas no están en incrementos uniformes, razón por la cual los núcleos pueden ser casi cualquier masa, ya que cualquier resto se expulsa en forma de neutrinos piezas) que significa que los electrones hacen lo mismo. Un buen ejemplo de esto son las diferentes series de emisiones del espectro de hidrógeno. Los cuatro encontrados por Balmer se superponen con los encontrados por Lyman. La razón es que los dos excitaron el átomo al usar diferentes frecuencias de luz, lo que significa que siempre lo golpean con una cantidad específica de electrones unidos. Cuando el átomo liberó esos electrones como fotones, tuvieron que caer en ciertas cantidades fijas. El hidrógeno prefiere tener solo un electrón para su único protón, por lo que la cantidad se fija en función de la cantidad perdida para volver a uno, y cuando se agrega, solo se puede agregar en las cantidades que ya están en ese fotón en particular. Se puede entender que todo el rango del espectro para todos los elementos tiene una cantidad base de electrones a los que la desintegración se reduce. Es la razón por la cual todos los átomos con electrones individuales en el anillo orbital más externo se comportan igual en lo que respecta a sus espectros, lo que significa que se calculan de la misma manera.

No. Un pensamiento intuitivo pero te estás metiendo en un área de la física que no es para nada intuitiva. Me refiero a la dualidad onda / partícula. La radiación electromagnética está compuesta de partículas llamadas fotones. Estos a su vez se observan como olas. La prueba de las propiedades de las ondas se puede encontrar en los patrones de interferencia encontrados en los experimentos de doble rendija. Además de los hallazgos de que las ondas de luz se cancelan en los patrones de interferencia encontrados en ondas más convencionales propagadas por presión; ondas de sonido, ondas en el agua, etc., se descubrió que cuando la fuente de luz solo producía impactos objetivos discretos y específicos que indicaban una partícula. Para llegar a esta conclusión, se descubrió que solo un solo fotón atravesaba una, no ambas, de las rendijas dobles. Esto es indicativo de partículas. Entonces, si bien los patrones de interferencia en forma de onda son convincentes, también lo es la certeza en la conclusión de partículas individuales … no tiene sentido convencional. Para tener un mejor sentido, lamento decir que te has topado con el reino de la mecánica cuántica. Escuche las matemáticas, ignore el impulso de tener sentido todos los días y estará bien en QM.

Llamar a un fotón una partícula es un nombre inapropiado. Son excitaciones fundamentales de un modo de campo electromagnético cuántico.

Si fueran una partícula, entonces podría localizarlos. Sin embargo, este es un concepto difícil de definir con fotones. La posición de un fotón en el espacio y el tiempo se describe mediante un paquete de ondas, que es un fenómeno de campo.

Puede ser instructivo observar una excitación con un nombre similar, llamada fonón. Un fonón, como un fotón, es una excitación fundamental en una red cristalina. Como tal, no es una partícula que rebota dentro de un cristal, sino un modo de vibración de todo el cristal. Al igual que los fotones, se pueden formar paquetes de ondas fonónicas que están más localizados, pero que aún corresponden a distorsiones de la red cristalina.

La naturaleza similar a la partícula del fotón en realidad es compartida por todos los objetos cuánticos como parte de la dualidad onda-partícula. Como tal, un fotón no es más que un objeto cuántico. Su naturaleza de partículas se evidencia en que un solo fotón solo puede ser detectado por un solo píxel en una cámara CCD. Sin embargo, el hecho de que un solo píxel realizó una detección no significa que el fotón fuera una partícula similar a una bala que acaba de ser interceptada por el píxel CCD.

En resumen, atribuir conceptos clásicos a objetos cuánticos simplemente no funciona.

En el efecto fotoeléctrico, la energía de la luz incidente es completamente absorbida por el electrón. Si bien podemos derivar conclusiones sobre la energía de los rayos UV incidentes a partir de la energía cinética del electrón emitido (esa energía de la luz se cuantifica), no podemos decir nada sobre su naturaleza de partículas. De hecho, el Einstein solo habla de cuantos de energía en su artículo de 1905 sobre el efecto fotoeléctrico. En ninguna parte se usa la palabra fotón.

Sin embargo, cuando la onda EM incidente es de mayor energía (por ejemplo, rayos X), es demasiado para que el electrón absorba y, junto con el electrón que se emite, las ondas de rayos X también se dispersan . Sin embargo, los rayos X dispersos tienen una longitud de onda diferente de la de los rayos incidentes. Este fenómeno se denomina dispersión de Compton .

Resulta que si imaginamos que las ondas EM consisten en partículas (fotones), podemos calcular perfectamente el ángulo de desviación de los rayos X (y también el electrón), y la diferencia resultante entre las longitudes de onda del incidente y la salida X- Los rayos utilizan el principio de conservación de la energía y el momento, tal como se aplica a las colisiones inelásticas.

La cuestión clave a tener en cuenta aquí es que el cambio en la longitud de onda de los rayos X dispersos no puede explicarse por la teoría electromagnética clásica (que describe la radiación EM como ondas). Según esta teoría, una onda EM establece los electrones a través de los cuales atraviesa oscilaciones forzadas y estos electrones oscilantes re-irradian toda la energía que reciben. Por lo tanto, no debería haber cambios en la longitud de onda. Por lo tanto, no puede explicar la dispersión de Compton, lo que significa que las ondas EM no siempre se pueden describir utilizando la teoría de ondas.

Aunque Einstein introdujo la teoría de los cuantos de energía en 1905, no condujo de manera concluyente al abandono de la teoría ondulatoria de la luz, ya que la mayoría de los fenómenos físicos podrían explicarse al usarla. Fue solo después del descubrimiento (y la explicación usando la descripción de la partícula), del efecto Compton en 1922, que la dualidad onda-partícula de la luz fue aceptada universalmente por los físicos y se acuñó la palabra fotón. Al mismo tiempo, a De Broglie se le ocurrió su hipótesis, que todas las partículas (incluso las masivas), tienen una longitud de onda asociada a ellas. Esto cimentó la creencia en la teoría de la dualidad, y abrió la puerta a la mecánica matricial (Heisenberg, Born, Jordan) y la mecánica de ondas (Schrodinger), que describen el momento como distribuido en el espacio y el tiempo.

El comportamiento cuántico del electromagnetismo, no predicho por las ecuaciones de Maxwell, es particulado de varias maneras: la energía viene en trozos y las excitaciones del campo cuántico se localizan.

Quizás la descripción de las partículas es solo una aproximación; Pero es una buena.

Y a pesar de que hay efectos cuánticos y tal vez quatum o ‘realidad’ en partículas, no se sigue que no haya comportamiento de onda; hay y hay muchos fenómenos, por lo tanto, que se pueden describir y predecir.

En principio, todo el rango de comportamiento electromagnético conocido hasta ahora es predecible por la electrodinámica cuántica. Así que este es nuestro mejor candidato actual para la “realidad última” del electromagnetismo y quizás podamos generalizar esto a los otros campos, la teoría cuántica de campos, a pesar de que la realidad parece remota para la gravitación.

No me gustan las respuestas que requieren magia poof, como entidades reales que aparecen de la nada o un nebuloso ‘campo’, poción o niebla. Aceptar ‘rarezas’ no es ciencia. Eso es sillón o ciencia perezosa. MC Physics no necesita tal magia.

Según MC Physics, los fotones reales se denominan partículas porque son partículas reales que exhiben propiedades físicas reales, incluso dispersión (muestra las interacciones de las partículas con la materia) y experimentos de doble rendija (muestra la saturación de cargas inducida por la cinética).

Los fotones proyectan / emanan fuerzas (o potenciales de fuerza hasta que se miden contra una segunda carga real) a medida que viajan en c y sus cargas constituyentes giran con frecuencia. Por lo tanto, los fotones transportan energía cinética real ya que sus masas muy reales viajan a c y giran a la frecuencia f.

MC Física Teoría General del Universo

Kenneth D. Oglesby, “MC Física: modelo de un fotón real con estructura y masa”, un artículo de la categoría de física de partículas de alta energía viXra, http://vixra.org/pdf/1609.0359v1 … y su resumen en Modelo físico de un Fotón real con subestructura y masa

Kenneth D. Oglesby, “Modelo de Física MC de Partículas Subatómicas utilizando Mono-Cargas”, http://viXra.org/pdf/1611.0080v1.pdf y su resumen en http://viXra.org/abs/1611.0080

Llamamos partículas de fotones porque los fotones son la representación cuántica de las partículas de luz.

Pero la luz también es una ola.

La luz tiene propiedades tanto de ondas como de partículas, por lo que es imposible precisarla como una u otra. La luz hace muchas de las cosas que esperamos que hagan las ondas: reflexión, refracción, difracción, interferencia, etc.

Pero la luz también hace algunas cosas que solo esperaríamos que hicieran las partículas. Por ejemplo, un detector de fotones puede contar fotones individuales, como si fueran unidades discretas. Además, la luz empaqueta su energía en pequeños cuantos, como partículas.

La dualidad onda-partícula de la luz me recuerda la historia de los hombres ciegos que se encontraron con un elefante por primera vez. Se les pidió que descubrieran cómo es un elefante en función de su sentido del tacto. Un hombre tocó la trompa del elefante, otro tocó su colmillo y el tercero tocó su costado. Luego, tuvieron ideas muy divergentes sobre cómo es un elefante.

Así es con la luz. Haz un cierto experimento, y la luz se ve exactamente como una onda. Haz un experimento diferente y se verá exactamente como una partícula (un fotón). La única explicación racional es que son ambos .

Autor: Theory of Everything (2013) y Theory of Gravity: General Theory of Gravity, Quantum Gravity Theory, an Hydrogen Origin Theory of the Universe (2016)

Todas las partículas fundamentales y las partículas mediadoras de las fuerzas fundamentales son TODAS las partículas o específicamente partículas de energía.

No existen las ondas electromagnéticas. Desde los rayos gamma hasta las ondas de radio, estos deben entenderse solo en referencia a la energía de la partícula (fotón). También es un nombre inapropiado llamarlo ondas electromagnéticas ya que si se trata de un fotón proveniente del Sol causado por la fusión nuclear de los átomos; e incluso en la antena, es solo la causa de la electricidad, pero las partículas liberadas son todos fotones.

No existe la dualidad onda-partícula. La f (frecuencia) en E = hf lo hace más parecido a una pseudo-ecuación. Para probar esto, Einstein, en su explicación del efecto fotoeléctrico, usa el término frecuencia, cuando en realidad es la energía de los fotones de luz (ultravioleta y superior) la que desplaza los electrones.

Gracias por una pregunta que invita a la reflexión.

Siempre leo las respuestas en quora ahora para ver qué nivel de complejidad han proporcionado mejores escritores que yo. ** **

** Yo uso para dar tutoría a niños que fallan en el grado 11 o en la universidad de primer año ya que no estoy cerca de ninguna buena universidad

** Me ofrecieron un puesto de profesor en RF, pero rechacé porque no era mi área principal de estudio y sentí que sería un deservicio para una universidad tan buena. Oh, que los profesores de secundaria que se especializaron en el gimnasio se negaron a enseñar física, aquí está, señora Robinson.

De una de las respuestas a continuación: Peter Upton, ex profesor de física de nivel A, ahora retirado

Cualquiera que sea la luz, debe consistir en muchos pedacitos que son emitidos por átomos individuales. Ahora cada átomo podría emitir una onda que se extiende en todas las direcciones, pero hay un problema que resulta del hecho de que a medida que la onda se extiende en 3 dimensiones, la energía se extenderá cada vez más sobre el área de superficie creciente. Sin embargo, la frecuencia de la onda sería constante. Cada vez que detectamos un fotón, su energía es siempre proporcional a la frecuencia, E = hf. Esto sugiere que aunque la onda se está extendiendo en el espacio 3 D, cuando la detectamos, toda la energía llega al punto de detección y de alguna manera ya no se extiende en el espacio. Parece razonable suponer que la energía nunca se extendió realmente.

La equivalencia física de esto es una burbuja de jabón que tras la “detección” explota de manera catastrófica secuencial.

La forma en que reacciona la burbuja de jabón aparentemente violando la conservación del impulso me parece muy genial y cómo las moléculas de jabón se unen es similar a la de la OMI a este nuevo descubrimiento:

Chorros de átomos se disparan juntos como fuegos artificiales desde un disco central en un nuevo fenómeno cuántico descubierto por científicos de UChicago (color agregado para ilustración).

Crédito: Cortesía de Cheng et al. / University of Chicago

Porque vemos la energía transferida en paquetes discretos. Trozos finos de energía salen de la fuente y llegan al destino. La energía se transfiere en partes discretas: partículas. Según la prueba del pato, se comporta como una partícula, así que lo llamamos así.

Viktor T. Toth ha dado una excelente explicación de cómo estas partículas llegan a existir. Pero la razón por la que los llamamos partículas es porque se comportan como partículas (algunas veces).

Con la actual interpretación de Copenhague de la mecánica cuántica, una partícula es una construcción teórica, se supone que la realidad fundamental está compuesta de ondas en “campos”, pero esto elimina la causalidad que se plasma en la primera ley de la termodinámica.

Con la interpretación actualmente desactualizada de De Broglie (onda piloto) de la mecánica cuántica, una onda es una construcción teórica, se supone que la realidad fundamental son las partículas en el espacio, pero esto elimina un límite de velocidad a la causalidad.

Según la interpretación de Wesley de la mecánica cuántica, los cuantos de luz forman un flujo de partículas que tiene una naturaleza ondulatoria, que preserva tanto la causalidad como el límite de velocidad de la causalidad.

Las ondas electromagnéticas son ondas de schrodinger. Es decir que si toma la ecuación de onda de Schrodinger y la modifica para tener en cuenta las partículas sin masa (en este caso, el fotón), obtendrá la ecuación de onda electromagnética. Por lo tanto, la ecuación de onda electromagnética realmente describe la propagación de la amplitud de probabilidad para fotones individuales de la misma manera que la ecuación de onda de Schrodinger para cualquier otra partícula cuántica.

En cuanto a la naturaleza particulada de la luz y a la pregunta “¿qué es un fotón?” Nadie tiene una respuesta que tenga otro sentido que no sea en el contexto de la mecánica cuántica. Entonces es altamente autorreferencial

El cuanto de luz

El cuanto del campo electromagnético

La fuerza portadora del campo electromagnético.

Hay al menos 3 experimentos de difracción / interferencia que rechazan la onda o el paquete de ondas como la luz. Esto se suma a otros experimentos como Compton dispersando la luz de partícula supuesta.

La característica sutil es que el experimento de interferencia de Young es la razón por la que se pensaba que la luz era una onda. Entonces, demostrar un experimento de difracción para rechazar los modelos de onda de la luz es un gran problema.

y el experimento de Afshar.

Mira esto, ¿qué son los fotones? Fantasía de fotones.

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Los fotones son ondas. Partículas también.

Así son los electrones, los quarks, otras partículas.

Sí, son ondas electromagnéticas. Y sí, son partículas. Son partículas porque llevan un impulso o “impulso” incluso si no tienen una masa.