¿Puedo usar una antena como fuente de luz?

con su pregunta aborda uno de los campos de más rápida evolución en este momento: la nanofotónica . Permítanme explicar a continuación por qué este es realmente el caso.

Antenas dipolo

Fue Heinrich Hertz , estudiante de Kirchhoff y Helmholtz , quien trató de verificar las ecuaciones de Maxwells generando radiación electromagnética construyendo una antena dipolo a partir de un circuito RLC transformado de alguna manera :

Este es el terreno físico sobre el que tenemos que investigar su pregunta para tener una idea de si las antenas ópticas son posibles y si podría usar algunas de las suyas para crear luz roja. Entonces, veamos el valor característico de dicha antena: su longitud.

Escalas de longitud

En términos generales, para poder generar radiación con la forma mencionada de antenas, es necesario imponer una onda estacionaria en la antena. Suponiendo que la reflexión en los extremos de la antena es perfecta, encontramos que una antena tendrá una longitud de aproximadamente

Si miras el espectro electromagnético ,

la luz roja tiene una longitud de onda de aproximadamente 600 a 700 nm, su antena tendrá

Entonces, desde este punto de vista, parece muy poco probable que un Layman pueda producir una antena que pueda emitir luz en frecuencias ópticas.

Sinceramente

Sí, si lo calientas :) Pero suponiendo que quieras usarlo de la forma habitual, la respuesta es no.

El color de la luz depende de su longitud de onda (suponiendo que sea monocromática; de lo contrario, será una mezcla de sus componentes). Las antenas normales tienen una escala de longitud del orden de centímetros a metros, que es algo más larga que la radiación de microondas, que todavía está muy por fuera del espectro visible.

Para obtener luz visible, necesita longitudes de onda del orden de 100 nm (y específicamente para luz roja alrededor de 600 nm). ¿De dónde sacas longitudes tan cortas? Bueno, la luz transporta energía inversamente proporcional a su longitud de onda. Resulta que estas energías correspondientes a la luz visible a menudo están presentes en las energías de absorción/emisión de los átomos habituales (que es, en última instancia, la razón por la que algunos objetos se ven rojos). Por supuesto, este argumento debería funcionar al revés: el hecho de que nuestro ojo responda a la luz visible se debe a que ese es el tipo de radiación que se encuentra a nuestro alrededor. Pero yo divago.

Y como se mencionó al principio, también puede obtener luz roja al calentar cosas. Esto se debe a que, a cierta temperatura, la energía térmica será la adecuada para producir (principalmente) luz roja.

En cualquier caso, para producir luz roja (en particular, coherente, como en los láseres) debe utilizar la observación anterior sobre absorción y emisión y basar su dispositivo en semiconductores, cristales, etc.

No olvide que el mecanismo por el cual los átomos ordinarios emiten luz visible no es realmente diferente de lo que hacen las antenas clásicas, como muestro en esta publicación de blog . Un átomo excitado está en una superposición de dos estados cuánticos, y la superposición de estados te da una distribución de carga oscilante. Uso la fórmula de Larmor para calcular la radiación de esa distribución de carga oscilante y obtengo la misma potencia de salida que obtienes al usar la regla de oro de Fermi para calcular la probabilidad de un salto cuántico entre los dos estados.