¿La amplitud de las oscilaciones de los fotones siempre permanece constante y, si no es así, cuáles son las diferencias físicas entre el fotón con mayor amplitud en comparación con el de menor amplitud? ¿Por qué si el fotón se propaga sobre el electrón, la energía del fotón pierde energía de modo que la frecuencia se vuelve más baja, no la amplitud? ¿Por qué nadie habla de la intensidad de la luz en el contexto del valor de amplitud de las ondas electromagnéticas? ¿ Dónde está la amplitud en la ecuación E=hv?
¿La amplitud de las oscilaciones de los fotones permanece siempre constante?
Un fotón es una partícula elemental y también tiene una frecuencia asociada, como dices: E=hv. Cuando medimos un fotón, solo podemos medir la energía transmitida en las interacciones de las partículas elementales: un fotón de la energía adecuada empuja a un electrón a un nivel superior alrededor del átomo y, por lo tanto, es absorbido. Un fotón se diferencia del otro solo por la energía y la orientación del espín. A nivel de fotón/partícula no hay frecuencia para medir.
La frecuencia entra cuando tenemos conjuntos de fotones que forman una onda electromagnética clásica, un fenómeno colectivo. Es la maravillosa continuidad entre la electrodinámica clásica y la cuántica. Aquí @LubošMotl ofrece una exposición de cómo emergen las ondas clásicas de los campos mecánicos cuánticos, aunque necesita algo de experiencia en física.
¿Por qué si el fotón se propaga sobre el electrón, la energía del fotón pierde energía de modo que la frecuencia se vuelve más baja, no la amplitud?
A nivel de partículas solo se puede medir la energía, y la identidad E=hv da un número para v que adquiere un significado en un conjunto de fotones, convirtiéndose en una onda electromagnética clásica. Solo existe la energía que se reduce en las interacciones de partículas de fotones. No se propaga como tal.
¿Por qué nadie habla de la intensidad de la luz en el contexto del valor de amplitud de las ondas electromagnéticas? ¿Dónde está la amplitud en la ecuación E=hv?
La intensidad de la luz, EM clásica, se traduce en el número de fotones en los conjuntos. La energía de los fotones da la frecuencia de la onda clásica que deben construir los fotones.
Un ejemplo aproximado: ¿has visto gente haciendo olas en un estadio? La ola y las personas son conceptos independientes, aunque las personas individuales componen la ola, su cinemática, etc., se cuantifican en una sola persona, pero aparece un fenómeno colectivo. No hay nada más que una energía en E=hv en el nivel cuántico. La identidad permite la coherencia entre lo clásico y lo cuántico.
Brandon Enright
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