¿Qué radiación electromagnética es más rápida en el agua, las microondas o la luz?

La radiación electromagnética en un medio se propaga de acuerdo con la ley

La luz (óptica) tiene longitudes de onda en el rango$400-700\;nm$, mientras que las microondas tienen longitudes de onda en el rango$1\; mm-1\: m$. En el diagrama vemos el$n$es mucho más pequeña en longitudes de onda ópticas que micro, por lo tanto, las ondas EM ópticas viajan más rápido que las EM de microondas en el agua .

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Lo anterior, por supuesto, se trata de la velocidad de fase. Si está interesado en la velocidad de grupo en su lugar,

Esto se trata básicamente de dispersión: las ondas EM con diferentes frecuencias viajan a diferentes velocidades en un medio debido a la interacción. Por lo general, como en un experimento de libro de texto estándar en el que un prisma desvía un haz de luz, las ondas de mayor frecuencia se desvían más. Cuanto más se dobla, más lentamente viaja. Por lo tanto, las ondas de menor frecuencia suelen ir más rápido. Sin embargo, esto es sólo parcialmente cierto. En última instancia, la dispersión está determinada por la fuerza con la que las ondas EM interactúan con el medio. En régimen de frecuencia ($\omega$) donde la función dieléctrica compleja$\varepsilon(\omega)$varía muy lentamente, la velocidad es$c/\cos(\delta(\omega)/2)\sqrt{|\varepsilon(\omega)|}$, con$\delta(\omega)$siendo el ángulo de fase de$\varepsilon(\omega)$. De acuerdo con los espectros de absorción de agua , la$\varepsilon(\omega)$a las frecuencias de la luz visible es casi una cantidad real, es decir, con poca absorción. la verdadera parte de$\varepsilon(\omega)$también tiene que ser pequeño en virtud de la relación de Kramers-Kronig. Mientras está en régimen de microondas, hay una absorción sin características en una banda ancha. Esto significa$|\varepsilon(\omega)|$es de hecho mucho más grande aquí. Por lo tanto, es probable que las microondas viajen mucho más lentamente que la luz visible [esto contradice mi conclusión anterior, como lo señaló Ben].

Siempre que los haces de electrones y atómicos también muestren refracción, parece que esta es una propiedad de una partícula. El índice de refracción es proporcional a la masa/tamaño de la partícula para un medio específico. El fotón se comporta como una partícula en este efecto. La masa viene dada por la ecuación de De Broglie: m=hv/c^2 , v=frecuencia. Por lo tanto, los fotones de luz tienen más resistencia en su movimiento dentro del agua y son más lentos que las microondas.