Acabo de terminar de leer Lectures on Physics vol.I, §34-9 de Feynman: "El impulso de la luz". El autor explica que existe una relación entre el cuadrivector de onda y el 4-vector de energía-momento de una onda EM, a saber
y esas ecuaciones se llaman relaciones de de Broglie .
Sin embargo, como aprendí en mi curso de electromagnetismo clásico, el flujo de energía en dicha onda se cuantifica mediante el vector de Poynting, lo que genera fórmulas como las siguientes:
dónde significa "intensidad media" de la onda y para "amplitud máxima del campo eléctrico".
pregunta donde esta ? No aparece en la fórmula (1) ni en ninguna otra fórmula basada en el vector de Poynting. Pero a partir de las ecuaciones (deB) debería hacerlo. ¿Me equivoco?
Gracias.
La sección a la que te refieres establece claramente que esas ecuaciones no se aplican a la onda, sino a las "partículas" de luz, los fotones. La resolución es que dos ondas de la misma amplitud pero diferentes frecuencias contienen diferente número de fotones. Esto tiene consecuencias interesantes, por ejemplo, significa que es posible comunicarse a través de ondas de radio que transportan cantidades minúsculas de energía, mientras que una señal óptica de intensidad similar quedaría ahogada por el ruido de los disparos.
La respuesta de Zephyr es correcta, pero aquí hay una forma ligeramente diferente de explicar lo mismo.
Una de las predicciones de la electrodinámica cuántica es que la cantidad de energía en una onda EM está cuantizada. Esto significa que la onda solo puede transportar ciertas cantidades discretas de energía. Las energías permitidas de una onda EM son múltiplos de una sola energía base, que es . Así que la fórmula que da Feynman, (Noté que usaste pero es mucho más común escribir ), en realidad le dice la "unidad" fundamental de energía transportada por la onda, no la cantidad total de energía que transporta. La fórmula para la energía total transportada por la onda se escribe más correctamente dónde es algún número entero. es esta energía que está relacionado con la intensidad . Esto implica que el campo eléctrico de una onda EM también está cuantificado.
Vale la pena recordar que cualquier resultado que provenga de la electrodinámica clásica, incluida la fórmula , "no saben" nada sobre la cuantización de la energía. En lo que respecta a la teoría EM clásica, puede ser cualquier cosa. La contribución de la teoría cuántica es decir que sólo puede tener ciertos valores.
Giuseppe Negro