¿Cuál es la amplitud de una onda de luz?

Una onda de luz es una perturbación viajera en los campos eléctrico y magnético. En el campo lejano, estos dos componentes están acoplados y en fase, de modo que se puede definir la amplitud completamente en términos de la intensidad del campo eléctrico o la intensidad del campo magnético; por convención damos la fuerza del campo eléctrico.

Entonces, en el SI, la amplitud de una onda de luz es un número de Newtons por Coulomb (o el equivalente de voltios por metro) y representa la magnitud del cambio más grande en la fuerza del campo eléctrico del valor ambiental que se mediría como el pasa la ola.

No es práctico hacer tales mediciones en el rango óptico (las frecuencias están alrededor$10^{14}$–$10^{15}\,\mathrm{Hz}$después de todo), pero esto puede ser (y ha sido) medido explícitamente en el régimen de radio.

El campo eléctrico, por supuesto, es un vector, pero nuevamente en el campo lejano y en el espacio libre, siempre es perpendicular a la línea de viaje, por lo que la onda es transversal. Definimos la dirección de la polarización de acuerdo con la dirección de la oscilación del campo eléctrico (la ambigüedad de la dirección a ambos lados del cero no tiene consecuencias).

No puedes inmovilizar la luz, pero puedes absorberla, convertirla en calor. Un primer paso para medir la intensidad de la luz (vatios/metro cuadrado) es hacer un cuerpo negro para absorber la luz. Entonces, por la conservación de la energía, el calentamiento de ese cuerpo negro te dice cuánta luz está siendo absorbida, en vatios. El área iluminada del cuerpo negro es la parte de "metros cuadrados".

Hay muchos otros tipos de sensores de luz (electrónicos, acústicos, químicos) adecuados para casos especiales, pero requieren diferentes curvas de calibración para diferentes fuentes de luz. El color, la divergencia del haz, la polarización y otras variables distintas de la intensidad de la luz afectarán a esos sensores.

Entonces, una amplitud en términos de una onda electromagnética está relacionada con su intensidad. Entonces, técnicamente, cuanto más intensa es una onda de luz en un punto, mayor es su amplitud. ¿Cuál es la intensidad? La intensidad es inversamente proporcional a la A^2 de una onda. Si conoce la intensidad, entonces la amplitud se puede encontrar usando esta fórmula I=1/2*p v w *A^2 donde p es la densidad, v, w es la velocidad angular, v es la velocidad de la onda. Por lo tanto, si mide la intensidad en una unidad de área (W m^-2), puede encontrar la amplitud resolviendo inversamente.

Se menciona que la pregunta se ha derivado de otra pregunta: “¿Cómo puedo medir la amplitud de una onda de luz?” Permítanme derivar otra pregunta de la pregunta actual: "¿Cuál es la unidad de amplitud?" Todo el mundo sabe la respuesta a esta pregunta derivada. Para verificar la validez de una fórmula en física, el primer paso es verificar las unidades en ambos lados. Aparte de esta discusión general, me gustaría dar una respuesta a la presente pregunta.

Los rayos de luz se emiten desde una bombilla de tungsteno, cuando la corriente pasa a través de ella, y en este caso se cumplen las ecuaciones de Maxwell. Entonces, los rayos de luz son casos especiales de soluciones generales de las ecuaciones de Maxwell. Las soluciones de las ecuaciones de Maxwell proporcionan oscilaciones ortogonales de campo magnético y campo eléctrico; no radiación (no propagación). (Soy profesor de matemáticas). En esta situación específica, el campo eléctrico crea rayos de luz. Uno utilizado para asociar un número/parámetro en solución de ecuaciones de Maxwell como amplitud. Ese número/parámetro de esa solución se denomina amplitud de los rayos de luz correspondientes emitidos. Cuando los rayos de luz se emiten desde otras fuentes, se debe desarrollar un modelo imaginario para el cual no se debe proporcionar una referencia (para evitar la "autopromoción"). Que yo sepa:

PS Amplitud en la pregunta se refiere a longitud/altura.