Explicar la noción de luz/ondas electromagnéticas/fotones a un no físico

Ambos deberían ver este video de Richard Feynman: https://www.youtube.com/watch?v=qjmtJpzoW0o

Creo que también se aplica a las preguntas "qué". Si tratas de describir qué es una luz, simplemente terminas reemplazándola por algunos términos diferentes. Es posible que tu amigo no entienda esos términos y terminarás reemplazándolos por aún más términos y este ciclo eventualmente continuará indefinidamente.

La física describe el comportamiento de la luz: podemos predecir lo que sucederá en su ojo o lo que se medirá en algún equipo dadas algunas circunstancias, y eso es suficiente para todos los propósitos prácticos. Todas las demás cosas como "partículas" u "ondas" son nuestras analogías, que solo nos ayudan a comprender las ecuaciones. Pero en principio es imposible describir definitivamente qué es una luz, así como es imposible describir definitivamente qué es una roca. Solo tienes que aceptar la existencia de algo en algún nivel de comprensión.

Un no físico me preguntó sobre la relatividad especial. [...]
Traté de juntar los diferentes aspectos de la luz.

Lo que falta en su lista OP es el " aspecto " que es de suma importancia en la base (y, por lo tanto, para explicar) la relatividad. A saber:

" luz " en el sentido de "intercambio de señales"; refiriéndose específicamente al "frente de señal" .

Este " aspecto " particular y requisito previo para comprender la teoría de la relatividad de Einstein se lo explicaría a un laico (por mis prejuicios típicos) así:

Imagina que tú y tus amigos estuvieran sentados en un salón de clases; cada uno prácticamente solo por sí mismo, atendiendo su propio negocio. Y de repente te golpeaba: por una buena idea, o por una bola de papel, o por haber visto algo emocionante, por ejemplo.

Luego, después de un tiempo (quizás solo un poco) te das cuenta por primera vez de que un amigo que te había estado observando se dio cuenta por primera vez de que te habían golpeado. (Esbozas una sonrisa solo de pensar en eso. ;)

así es como sabes

• que tu amigo había recibido una señal luminosa tuya, y

• que habías intercambiado una señal de ping de luz con tu amigo.

Eso es más o menos a lo que se refería Einstein cuando escribía sobre la " luz "; y, a todos los efectos prácticos, también Maxwell y Feynman.

Si está dispuesto a aceptar que estamos rodeados por esta cosa llamada "campo electromagnético", entonces la luz es una oscilación en ese campo, que se propaga en la dirección perpendicular a esas oscilaciones (a la velocidad de la luz).

La luz exhibe las características tanto de las ondas como de las partículas (porque los experimentos nos lo enseñaron :), por lo que puede denominarse un haz de luz o una corriente/flujo de fotones.

Entre las características de la luz, está la frecuencia de las oscilaciones mencionadas. Estos los experimentamos como diferentes colores vistos por nuestros ojos.

Lo más importante que hay que entender es que la luz no es simplemente una partícula o una onda, sino un mecanismo que tiene características de ambas. Los fotones no se miden como los átomos y las partículas subatómicas, en las que son singulares y puntuales, sino que se miden como frecuencias de onda que solo aceptan una cierta cantidad de energía directamente proporcional a la frecuencia del fotón, de forma muy parecida a como se puede solo llene una jarra de un galón hasta que ya no pueda llenar más volumen. Sin embargo, esta analogía es un poco dudosa, ya que la jarra de un galón DEBE llenarse, y cuanto más grande sea la jarra, mayor será la frecuencia. Si el fotón no se puede llenar, entonces la energía simplemente se transfiere a frecuencias de fotones más pequeñas que pueden aceptar la energía.

Esta es exactamente la forma en que Einstein había predicho que sería. Estos fotones viajan constantemente a la velocidad de la luz, por lo que nunca están en reposo. De ahí la razón por la que decimos que la luz no tiene "masa en reposo". La física no se centra mucho en el funcionamiento interno de la luz, sino que se centra más en las características reales en las que la observamos en nuestro universo cotidiano, como la observación de túneles cuánticos, enredos, superposiciones y experimentos famosos como el experimento de Stern-Gerlach, o El gato de Schröinger. Ninguno de estos explica POR QUÉ la luz se comporta de la manera que lo hace, sino que simplemente describe cómo se comporta, y al observar estos comportamientos, podemos derivar las tasas de cambio en un sistema y descubrir qué está causando que el sistema se comporte de la manera que es ( Sí, aquí hay una gran cantidad de fotones con fuertes propiedades electromagnéticas. pero ¿qué lo está causando?), como derivar ondas electromagnéticas de las ecuaciones de Maxwell. Son esencialmente pruebas que dicen que sí, esto es lo que está pasando en el sistema.

¿Qué es la luz? Son partículas, ¿no? ¿O son las olas?"

Nunca podemos saber qué es algo realmente. Tu amigo seguramente conoce la luz por experiencia. Es posible que no conozca algunos de los fenómenos peculiares que la gente descubrió, como la reflexión total, la difracción, la velocidad constante, etc. Le cuentas la historia de estos descubrimientos, le muestras imágenes y cómo la gente trató de explicarlos: con partículas, luego con ondas y luego con partículas. , luego olas, con perpetuas sorpresas y sin una respuesta final en el horizonte.

Intenta explicar cómo la luz es un grupo de fotones. Explique que los fotones son esencialmente partículas, pero son tan pequeños que actúan como ondas. Si preguntan más, remítalos al artículo de Wikipedia sobre fotones. es bastante informativo