¿Longitud de onda máxima de un fotón/radiación electromagnética?

  1. Este preguntó: ¿Cuál es la longitud de onda mínima de la radiación electromagnética?

  2. Y también esto: ¿Cuál es la máxima frecuencia y longitud de onda posible?

La segunda pregunta es contradictoria; frecuencia máxima -> longitud de onda mínima.

Estoy preguntando todo lo contrario;

¿Cuál es la frecuencia mínima y la longitud de onda máxima de la radiación electromagnética?

El más bajo medido/definido parece ser 3 Hz; Ondas ELF Lo que significa una longitud de onda de 1/3 de la velocidad de la luz; ~100 000 000 m.

Pero este no puede ser el límite físico para la longitud de onda.
¿Existe tal límite físico para la longitud de onda? (Límite similar a la velocidad de la luz para la velocidad).

En principio no hay límite inferior de frecuencia. Se podría argumentar que hay un límite superior, si tuviera que convertir toda la energía en el universo igual a h v ? Por cierto, tienes λ = C / v un poco engañoso cuando dices "1/3 de la velocidad de la luz; ~100 000 000 m" ya que la velocidad de la luz tiene unidades metro / s , pero la mayoría de la gente se daría cuenta de que quieres decir 1 3 H z 3 × 10 8 metro / s .
@jim La longitud de onda hace que la energía de un fotón sea más pequeña. Entonces, la longitud de onda máxima presentaría simultáneamente la energía mínima de un solo fotón. Aunque puede tener algo simplemente "distinto de cero", el aspecto de la energía no es relevante, el punto es que, con esta longitud, espero que la onda de fotones sea solo una línea recta, y esto nos abriría la vista a los problemas que se muestran en el respuesta de JohnRennie. ¿Quizás el tamaño del universo está limitado por esta longitud?
Supongo que el límite es DC, que tiene una longitud de onda infinita.
@jim DirectCurrent no tiene nada que ver con fotones/radiación; La corriente es un flujo de electrones en movimiento.
Algo anda mal aquí: el valor más bajo medido/definido parece ser 3 Hz; Ondas ELF Lo que significa una longitud de onda de 1/3 de la velocidad de la luz; ~100 000 000 m. no tiene sentido: una longitud de onda no se mide en m/s como la velocidad de la luz, y la velocidad de la luz no se mide en metros.
@ZeroTheHero Tienes razón en la primera vista. Pero por favor verifique la definición SI de tiempo y longitud, y puede notar que puede reducir la velocidad de la luz de esta manera. He tratado de escribirlo abierto aquí; researchgate.net/publication/…
Como ejemplo ilustrativo: ¿Cuál es la ola de agua más larga? Debajo de las plataformas de perforación de petróleo en alta mar, se encuentran olas extremadamente altas. Pero el mas largo? Tsunamis, o el cambio de flujo y reflujo.
La razón por la que el reflujo y el flujo son las ondas de agua de mayor longitud de onda se debe a que las ondas están limitadas por el medio y no tenemos cuerpos de agua que sean más largos que la circunferencia de la Tierra. En teoría, podríamos construir canales más largos que eso. Pueden ser curvas, por ejemplo una espiral apretada...
Creo que es probable que haya una longitud de onda máxima de un fotón, debido a que existe (si lo entiendo correctamente) una unidad de energía más baja posible debido a los efectos cuánticos. Sería interesante calcular cuál es la longitud de onda del nivel más bajo de energía.
@Jonathan Estoy de acuerdo contigo, pero he aceptado la respuesta de John Rennie porque admite que no se conoce esta longitud. Básicamente creo que esto es muy simple; La constante de Planck es la energía más baja que cuantifica el fotón.

Respuestas (3)

No existe un límite físico teórico para la longitud de onda, aunque existen algunos límites prácticos para la generación de longitudes de onda muy largas y su detección.

Para generar una longitud de onda larga se requiere una antena de aproximadamente una longitud de onda de tamaño. La expansión acelerada del universo debido a la energía oscura significa que el tamaño del universo observable tiende a ser constante, y eso probablemente hará que sea difícil generar longitudes de onda más largas que este tamaño.

En cuanto a la detección, tendemos a medir el cambio en el campo eléctrico asociado con una onda EM, no su valor absoluto. A medida que las frecuencias disminuyan, necesitaremos ondas de mayor intensidad o equipos cada vez más sensibles. Ambos tienen límites prácticos, aunque dudo en especular cuáles son.

Gracias por esta respuesta. Esto era exactamente lo que esperaba escuchar y el aspecto que quería verificar; "No hay límite físico teórico en la longitud de onda". No es de extrañar que tampoco pudiera encontrar ninguno con google. Creo que esta es un área en la que se debe trabajar, como usted señala, "el universo tiende a una constante, y eso presumiblemente limitará la longitud de onda", por lo que crear este límite teórico a través de algún modelo podría darnos algunas respuestas sobre el universo.
También hay límites en grande (pequeño) λ impuesta por la respuesta del instrumento, es decir, generalmente necesita antenas más grandes/más largas (más pequeñas/más cortas) para antenas más grandes (más pequeñas) λ .
Los instrumentos pueden ser más eficientes si se adaptan a la longitud de onda, pero esto no es una necesidad.
¿Tal vez un agujero negro podría producir radiación de muy baja frecuencia debido al desplazamiento hacia el rojo?
¿Cómo podría algo en el universo crear una onda con una longitud de onda más larga que el horizonte de causalidad del universo? ¿Es eso incluso teóricamente posible? ¿O un período de onda más largo que la edad del universo mismo?

Agregando a lo que otros han dicho, aquí hay una pequeña prueba de que no hay una longitud de onda máxima:

Supongamos que hay una longitud de onda máxima de fotones.

El observador B se está alejando de la fuente A. La fuente A emite un fotón de longitud de onda máxima hacia el observador B. Debido al efecto Doppler, el fotón se desplaza hacia el rojo desde la perspectiva del observador B, lo que significa que se observa que tiene una longitud de onda más larga.

Esta longitud de onda observada es ahora mayor que la longitud de onda máxima. Contradicción.

Por lo tanto, no hay una longitud de onda máxima de fotones, qed

Por el contrario, un fotón se desplazaría hacia el azul si el observador se está moviendo hacia la fuente, por la misma lógica, lo que demuestra que tampoco hay una longitud de onda mínima.

Pero, de manera realista, existen límites en las frecuencias que se pueden producir u observar. Los fotones de energía extremadamente alta pueden producir espontáneamente un par de partículas/antipartículas. Si estos luego se aniquilan, producen dos fotones que, por lo tanto, tienen menos energía cada uno.

Y buena suerte tratando de construir un detector que pueda detectar fotones con una longitud de onda mayor que el tamaño del universo observable.

La longitud de onda máxima de una onda electromagnética en la Tierra es

40.075 km.

Necesitamos al menos una distancia de una longitud de onda para una onda estacionaria (supongo), y la distancia más larga que tenemos es el ecuador , la circunferencia más larga alrededor de la Tierra (40.075 km), que no es exactamente esférica.

La frecuencia correspondiente de esta longitud de onda es

7,48 Hz.

No veo ninguna razón por la que tal ola no pueda existir, porque incluso tenemos una ola de agua de esta longitud de onda, vista como flujo y reflujo.

¿Longitud de onda máxima de un fotón/radiación electromagnética?
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