¿No tiene que ser la luz una onda ya que tiene una longitud de onda? (En contraste con la dualidad onda-partícula) [duplicar]

No hay conflicto con la dualidad onda-partícula. Esa dualidad simplemente establece que la luz tiene propiedades de partícula así como propiedades de onda. Tiene una longitud de onda, forma patrones habituales de difracción y refracción y, en la mayoría de los casos macroscópicos relevantes, se describe bien mediante una ecuación de onda. Entonces, seguro, es una ola. Dicho esto, también tiene propiedades similares a las partículas.

A veces lees cosas como "el objeto a veces se comporta como una partícula ya veces como una onda", pero eso no tiene sentido. El hecho es que una partícula clásica y una onda clásica simplemente no son la descripción correcta para un objeto cuántico. En ese sentido, el fotón no es ni una onda ni una partícula. Es algo diferente (en realidad, la mejor descripción que tenemos dice que es solo una excitación de un campo cuántico).

La historia de que la luz es un campo eléctrico y magnético alterno es la imagen que obtienes cuando interpretas las ecuaciones clásicas del electromagnetismo. No hay nada de malo en eso, pero hay que tener en cuenta que el electromagnetismo clásico es una teoría efectiva, lo que significa que es solo una buena aproximación a la naturaleza en cierta escala. Simplemente no es la imagen completa. En una imagen relativista, no hay distinción real entre campos magnéticos y eléctricos y solo tienes un campo, el electromagnético. Ese campo tampoco se parece a tu imagen (no puedo decirte cómo se ve, solo puedo dibujar otras imágenes).

Puedes dibujar muchas imágenes bonitas y analogías clásicas, pero ninguna capturará todos los aspectos del fotón.

No, desafortunadamente no. Todavía podríamos decir que a veces actúa como una onda, y luego la tratamos como una onda, con todos los términos de onda, no solo longitud de onda sino también frecuencia y amplitud.

El problema es que las partículas también tienen una longitud de onda (una extremadamente corta), pero no sé si ya lo ha cubierto en su curso.

De Wikipedia ondas y fotones

A finales del siglo XIX, se pensaba que la luz estaba formada por ondas de campos electromagnéticos que se propagaban según las ecuaciones de Maxwell, mientras que la materia estaba formada por partículas localizadas. En 1900, esta división quedó en entredicho cuando, investigando la teoría de la radiación térmica del cuerpo negro, Max Planck propuso que la luz se emite en cuantos discretos de energía. Fue desafiado a fondo en 1905.

Ampliando la investigación de Planck de varias maneras, incluida su conexión con el efecto fotoeléctrico, Albert Einstein propuso que la luz también se propaga y absorbe en cuantos. Los cuantos de luz ahora se llaman fotones. Estos cuantos tendrían una energía dada por la relación de Planck-Einstein:

$E=\frac{h}{\nu }$

y un impulso

$p={\frac {E}{c}} = {\frac {h}{\lambda }}$

dónde $ν$ (letra griega minúscula nu) y $λ$ (letra griega minúscula lambda) denotan la frecuencia y la longitud de onda de la luz, c la velocidad de la luz, y $h$ Constante de Planck. 

Un experimento particular que solo puede explicarse tratando un fotón como una "partícula" es el efecto fotoeléctrico.

Fuente de la imagen: Por Wolfmankurd - en: Inkscape, CC BY-SA 3.0,

Las líneas rojas onduladas que vienen de la izquierda representan fotones (como partículas), que tienen una frecuencia demasiado baja (no tienen suficiente energía) para liberar electrones de una superficie metálica. Las líneas onduladas verdes son de una frecuencia más alta y tienen suficiente energía para golpear los electrones de la superficie del metal.

Si la luz fuera una onda, este proceso tardaría mucho tiempo en liberar fotones, pero sabemos que sucede tan pronto como enciendes una luz de la frecuencia correcta (o superior) en la placa.

El efecto fotoeléctrico es un fenómeno de la física. El efecto se basa en la idea de que la radiación electromagnética está formada por una serie de partículas llamadas fotones. Cuando un fotón golpea un electrón en una superficie metálica, el electrón puede ser emitido. Los electrones emitidos se denominan fotoelectrones. 

El efecto fotoeléctrico ha ayudado a los físicos a comprender la naturaleza cuántica de la luz y los electrones. El concepto de dualidad onda-partícula se desarrolló debido al efecto fotoeléctrico.

Una forma de pensar en la dualidad onda-partícula es decir que es una dualidad entre vector de onda -$\mathbf{k}$onda y momento-$\hbar\mathbf{k}$interpretaciones de partículas. (La constante de Dirac $\hbar$es$h/2\pi$, con$h$la constante de Planck .) El vector de onda de una onda es su número de onda $k=2\pi/\lambda$(con$\lambda$la longitud de onda) multiplicado por un vector unitario en su dirección de propagación, como en el Ansatz$\exp i\mathbf{k}\cdot\mathbf{x}=\exp ikx\cos\theta$. El momento de este Ansatz se puede calcular como su valor propio bajo el operador de momento$-i\hbar\boldsymbol{\nabla}$, cual es$\hbar k$. Tomando módulos,$p=\hbar k=2\pi\hbar/\lambda=h/\lambda$, la hipótesis de De Broglie. Para fotones, también tenemos un resultado debido a Planck,$E=hf=\hbar\omega$con$f=c/\lambda$la frecuencia lineal y$\omega=2\pi f$la frecuencia angular o circular.