¿Cómo visualizar la propagación de una onda?

Las ondas se pueden visualizar como una forma de onda, con crestas, valles, longitud de onda y amplitud. Las ondas de agua (ondas de viento) encajan excelente en este modelo. Sin embargo, hay muchos tipos de olas en la naturaleza. ¿Es correcto decir que todas las ondas se propagan de esta manera?

  1. Las ondas de presión (sonido) se parecen más a una compresión y rarefacción, que se propagan en línea recta. ¿Es la forma de onda el enfoque incorrecto para esas ondas? ¿Realmente se balancean hacia arriba y hacia abajo? ¿O es el enfoque correcto, porque la amplitud es demasiado baja para notarse normalmente?

  2. ¿Es correcto asignar la forma de onda a las ondas electromagnéticas clásicas? ¿Realmente se balancean hacia arriba y hacia abajo como dice la forma de onda? Si, por ejemplo, hacemos brillar un rayo de luz en una dirección, ¿la luz oscilará hacia arriba y hacia abajo, y el metro sobre el nivel del mar diferirá muy poco?

  3. ¿Y qué pasa con el fotón mecánico cuántico y otras partículas elementales? ¿También es correcto modelarlos como una forma de onda? ¿Realmente se balancean hacia arriba y hacia abajo? Esto suena poco probable debido al principio de incertidumbre de la mecánica cuántica. Sin embargo, veo en todas partes que el camino a una partícula se representa como una forma de onda. ¿Es este enfoque completamente engañoso? Si es así, ¿cuál es la visualización correcta para la propagación de partículas elementales? (Supongo que estoy preguntando cómo visualizar la función de onda).

Las ondas no tienen por qué ser necesariamente "ondas": cualquier función que resuelva la ecuación de onda, es decir, cualquier función que pueda expandirse en series de ondas planas mi i ( k X − ω t ) es una ola

Respuestas (2)

Para responder a algunas de sus preguntas. De hecho, las ondas de sonido pueden pensarse como compresión. En realidad son ondas longitudinales. El sonido se propaga por la diferencia de presión del aire y por la aparición de un cambio de gradiente (repentino) en la densidad de las moléculas de aire. Así que necesitas que algo en el medio se mueva para tener la propagación del sonido: Es por eso que no puedes escuchar nada en el espacio.

Las ondas electromagnéticas tienen naturaleza transversal. Están compuestos por dos campos que oscilan y se generan mutuamente a medida que se mueven. Puede verlos como protuberancias (crestas, valles). Si genera una onda EM e intenta registrarla, puede verla como una onda sinusoidal u otras formas (la mayoría de ellas oscilantes). Los fotones son ondas o partículas según el tipo de experimento que estés estudiando. Por ejemplo, en la interferencia, el fotón puede verse como una onda. Pero en el efecto fotoeléctrico, los fotones se consideran artículos. La idea de la dualidad onda-partícula es un concepto clave en QM. En cierto modo, es correcto considerar todas las partículas que conoces como unas “nubes”, donde esa nube representa la amplitud de probabilidad de que encuentres la partícula.

Si quieres aprender más sobre las ondas, las conferencias de Feynmann son un gran comienzo :)

¡Espero que esto ayude!

Las variaciones hacia arriba y hacia abajo de los sistemas clásicos son variaciones en la amplitud de las descripciones sinusoidales de las ondas. Las ecuaciones de onda ajustan los fenómenos de onda clásicamente con funciones de espacio y tiempo de seno y coseno.

Tomemos la onda electromagnética , (la luz es parte del espectro) la solución clásica de las ecuaciones de Maxwell donde la amplitud representa campos eléctricos y magnéticos, que están directamente conectados con la energía transferida por la onda.

emwave

Las ondas electromagnéticas se pueden imaginar como una onda oscilante transversal autopropagante de campos eléctricos y magnéticos. Esta animación 3D muestra una onda plana polarizada linealmente que se propaga de izquierda a derecha. Tenga en cuenta que los campos eléctrico y magnético en tal onda están en fase entre sí, alcanzando mínimos y máximos juntos.

Lo mismo ocurre con las ondas acústicas, el enrarecimiento y la compresión propagan la energía sinusoidalmente en el espacio y el tiempo.

En general, las ondas clásicas tienen una forma de "onda de energía", la energía se transfiere con la onda.

¿Y qué pasa con el fotón mecánico cuántico y otras partículas elementales? ¿También es correcto modelarlos como una forma de onda?

Es una forma de onda descrita por las funciones de onda de la mecánica cuántica, pero lo que "ondea" es la distribución de probabilidad de encontrar una partícula en (x,y,z,t). No es una distribución de energía.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Acumulación de electrones con el tiempo

En este experimento de doble rendija, un electrón a la vez:

cada partícula individual parece aleatoria, es la distribución de probabilidad acumulada la que muestra la interferencia de ondas.

Lo mismo es cierto para los fotones individuales. Nada oscila hacia arriba y hacia abajo, excepto la probabilidad calculada por el complejo conjugado al cuadrado de la función de onda.

¿puedo preguntar si hay algún truco para subir un gif animado? Lo intenté y no funcionó: básicamente imgur solo muestra la primera imagen. Gracias.
@ZeroTheHero Intenté repetir esta hazaña hace unos días y obtuve el mismo resultado que tú, y no intenté volver a descubrir lo que había hecho. más tarde: Ok, revisé todas las posibilidades una vez más, y lo que funciona es guardar la imagen en el escritorio (Windows 10) y cargarla desde allí.
Gracias... Acabo de recargar mi propia imagen y parece funcionar. Pensé que lo había hecho desde el escritorio antes, pero tal vez no... de todos modos, ahora está arreglado. Gracias de nuevo.
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