Frecuencia mínima de una onda electromagnética [duplicado]

¿Es posible crear una onda electromagnética de frecuencia cercana a cero?

Una onda electromagnética transporta energía. Si podemos hacer que la frecuencia de una onda EM sea cada vez más pequeña y convertirla en CC práctica, ¿también transportará energía? No creo que sea posible. Por lo tanto, debería haber algún límite fundamental en la frecuencia mínima de una onda EM.

¿Existe tal cosa?

DC se ve como frecuencia 0 y longitud de onda infinita. En verdad, puede acercarse asintóticamente a 0 Hz.
Dada la relación inversa entre frecuencia y longitud de onda, la frecuencia mínima es la longitud de onda máxima. Por lo tanto, esto puede ser un duplicado de physics.stackexchange.com/q/246896
@HDE 226868 Gracias por mostrarme una pregunta muy similar. uno de los motivos detrás de esta pregunta fue comprender si se puede transmitir energía a través de ondas electromagnéticas cercanas a la CC y cuánto podemos estirar este límite.
No existe tal cosa. Si tiene el tiempo y el espacio, puedo generar una onda electromagnética tan lenta como desee.
La onda más larga que puedo pensar que sería práctica de hacer sería montar una fuente de iones en órbita y usarla para darle a Luna una carga neta (-) y a la Tierra una carga (+); irradiarán a una frecuencia de un mes lunar inverso (alrededor de 0,4 microhercios).
@CuriousOne Creo que con el término lento te referías a una frecuencia lenta, porque la velocidad de todas las ondas electromagnéticas es la misma.
¿Qué sucede si creamos una antena plegada con una longitud total 10 veces mayor que el universo visible? ¿Podemos generar ondas con una longitud de onda 10 veces mayor que el tamaño del universo?

Respuestas (5)

No hay límite inferior en la frecuencia de los campos electromagnéticos. Se puede considerar un campo de CC como la frecuencia más baja de cero Hz. Quizás alguien argumentaría que para ser verdaderamente de cero Hz, el campo de CC debe existir por toda la eternidad. Sin embargo, si uno expande el campo de CC que existe solo por una duración finita con una transformada de Fourier, obtiene un espectro que es continuo y distinto de cero en el origen. Esto muestra que las frecuencias distintas de cero existen hasta cero.

¿Qué pasa con la visión mecánica cuántica de esto? Como señaló tparker, se pueden obtener fotones "suaves" de baja frecuencia que contribuyen a la dinámica. Además, los campos de CC, como el campo de Coulomb alrededor de partículas cargadas, también se incluyen en la mecánica cuántica (o teoría cuántica de campos).

Una opinión expresada es que la frecuencia más baja debería estar determinada por algún efecto de cavidad debido al tamaño del universo. Sin embargo, tal visión tiene algunos problemas prácticos. Para que el universo actúe como una cavidad, el campo debe poder rebotar de un lado a otro en él para que pueda interferir constructivamente consigo mismo. Esto supone condiciones de contorno particulares. También supone que el campo existirá durante el tiempo suficiente para generar esta interferencia constructiva y, obviamente, aún debe ser coherente consigo mismo para que algo así funcione correctamente. Solo pensando un poco en esto, uno rápidamente se dio cuenta de que es poco probable que se cumplan tales requisitos. Por lo tanto, el tamaño del universo probablemente no establece un límite para la frecuencia más baja permitida.

En cierto sentido, el tamaño del universo limita la longitud de onda de un fotón: cualquier fotón que tenga una longitud de onda mayor que el tamaño del universo, no puede existir completamente dentro de este universo. Sin embargo, no está claro que esto pueda probarse alguna vez.

En alta energía (longitud de onda corta), la falta de un límite para la luz térmica radiada fue una razón importante para el ascenso de la mecánica cuántica temprana, la catástrofe violeta . La física clásica no podía explicar el flujo de calor radiante, porque no tenía límite superior de energía fotónica. Los átomos de la mecánica cuántica SÍ tienen tales límites (para el hidrógeno, es 13,6 eV = 1 Rydberg).

Sí, existen "fotones suaves" de energía extremadamente baja y pueden tener efectos importantes incluso cuando su energía es demasiado baja para ser detectada directamente.

Las amplitudes más bajas posibles y la longitud máxima exigen una carga y un voltaje de movimiento eléctrico muy bajos, pero la onda desaparecerá, como un fantasma.

Brian Dodson ha publicado una breve explicación de esto en Quora. Básicamente se sugiere que "la energía más grande que es sostenible como onda electromagnética es de aproximadamente 1 MeV, o una longitud de onda de 0,01 Angstrom".

https://www.quora.com/Cuál es-la-longitud-de-onda-más-larga-posible-la-frecuencia-más-baja-posible-la-energía-más-baja-posible-de-la-radiación-electromagnética

Curiosamente, en mi estudio de Geofísica, en realidad usamos transmisores militares VLF (muy baja frecuencia) para estudiar las propiedades geoeléctricas del suelo, generalmente en las bandas de 3-30 kHz.

No sé qué están haciendo en Quora, pero esto es completamente falso. Cada vez es más difícil realizar la óptica de ondas macroscópicas con longitudes de onda de luz cada vez más cortas, pero 1MeV no tiene absolutamente nada de especial y la relación entre las ondas electromagnéticas clásicas y la electrodinámica cuántica no se ve afectada por ese valor particular de ninguna manera. En cualquier caso, eso sería una energía superior, un límite de longitud de onda inferior, que no es lo que pide el OP.
Solo voy a apoyar el comentario anterior. Esa respuesta de Quora es simplemente incorrecta. La tasa de precisión allí no es tan alta como aquí.
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