En un átomo (o incluso en un circuito oscilante) cuando un electrón cae de un nivel de energía más alto a uno más bajo, da un fotón de energía
. Por otro lado, se puede considerar como una partícula cargada acelerada-desacelerada que produce una radiación electromagnética que se mueve verticalmente a la trayectoria de la aceleración. Pero en la primera explicación tenemos un fotón que va al vacío y no pierde energía con la distancia, pero en la última explicación tenemos una onda electromagnética que disminuye en la proporción de
.
¿Cómo interpretas esta discrepancia? Estoy seguro de que estoy cometiendo un error en alguna parte.
Se puede pensar en una onda electromagnética clásica como una gran cantidad de fotones. La energía transportada por la onda viene dada por el número de fotones multiplicado por la energía por fotón (suponiendo una fuente monocromática por simplicidad). A medida que los fotones viajan, simplemente por geometría, el número de fotones por unidad de área disminuirá como , mientras que la energía por fotón no cambia. Entonces, la energía por unidad de área en la onda disminuye a medida que .
El fotón no es especial en este sentido. Todo lo que se mueve por el espacio, no pierde energía. Lanzas una roca al espacio dándole una velocidad de V. Puede viajar millones o miles de millones de millas a través del espacio y aún así tiene la misma energía cinética que se le impartió al principio. Solo moverse por el espacio no es razón para perder energía. Entonces, eso también significa que no se consume energía al mover algo del punto A al punto B en el espacio. La energía que imparte para ponerlo en movimiento puede recuperarse por completo en el destino, siempre que tenga un mecanismo para hacerlo. Solo la intensidad disminuye con la distancia porque los fotones se dispersan más finamente a mayor distancia de la fuente.