Divulgación Intensidad captada

[Avicarlos]

[FONT=Helvetica Neue Light][/FONT]
[FONT=Helvetica Neue Light]
[FONT=Arial]En el supuesto de este croquis, tomamos la emisión de ondas electromagnéticas de una estrella. Nos limitamos a las de
De su superficie, de 1 cm^2 se emiten fotones con una energía total de
y con una Intensidad
Los observadores situados a una distancia de , captan una intensidad reducida según el cuadrado de tal distancia.

Pregunta:
A) Un observador, ¿capta la intensidad y desaparece para los demás?.

B) Todos y cada uno de los N observadores situados radialmente, ¿captan esta intensidad?[/FONT][/FONT]




[FONT=Helvetica Neue Light][FONT=Arial]
Saludos de Avicarlos.[/FONT][/FONT]

[guibix]

Re: Intensidad captada

Hola Avicarlos,

Antes que nada comentaré algunas cosas del formato:

Si quieres la imagen centrada no hace falta que centres el texto, más que nada porque es un poco confuso.

Es muy recomendable usar el lenguaje LaTex para las fórmulas ya que facilita la posterior edición y pesa bastante menos que en LaTex. Además creo que te falta una $r^2$ en la formula de la pregunta

Respecto a las preguntas, no entiendo qué buscas exactamente. Por como lo planteas parece que quieras saber cuantos de los fotones que salen de un $cm^2$ de la superficie de una estrella, pueden llegar a un $cm^2$ de un observador a distancia $r.$ Pero intuyo que tu propósito es el de saber cuanto brilla una estrella para un observador lejano. Sea de una manera u otra, te faltaría una variable que es el radio de la estrella. En todo caso se tiene que tomar el origen en el centro de la estrella y en algunos casos hacer los cálculos por ángulos.

Estaría bien que clarifiques un poco más tus preguntas. ¿Qué significa que la intensidad "desaparece para los demás"?

Por otra parte, las unidades de la intensidad de la luz medidas como "conteo" de fotones, se mide en longitud al cuadrado dividido por unidad de tiempo, ya que los fotones se emiten o absorben uno a uno a lo largo del tiempo.

[abuelillo]

Re: Intensidad captada

Estaría bien que clarifiques un poco más tus preguntas. ¿Qué significa que la intensidad "desaparece para los demás"?

Creo que Avicarlos esta intentando entender y hacer cuadrar la vision clasica de la radiacion electromagnetica con la naturaleza "corpuscular" de la luz.

La intensidad disminuye con la distancia, en una vision clasica la energia simplemente se dispersa por una mayor superficie. Pero en el caso de los fotones, estos no se pueden dividir en partes mas pequeñas, o los recibe un observador o los recibe el otro. En este sentido es por lo que pregunta si la intensidad desaparece para los demas observadores.

Segun creo para un origen puntual muy alejado, la intensidad sera la misma para todos los observadores que esten a la misma distancia del emisor. Si por ejemplo queremos indicarla en fotones recibidos por segundo (supongamos que los fotones emitidos son de una misma frecuencia), y la intensidad es muy debil, lo que pasara es que los observadores medirian digamos 0.1 fotones por segundo de media.

Como los fotones no se pueden dividir en partes, eso significa que los observadores captaran de media 1 foton cada de 10 segundos, pero los fotones recibidos por un observador no seran los mismo que los recibidos por el otro. Es decir los observadores no reciben un flujo continuo de energia, ni siquiera se puede predecir cuando un foton va a ser absorbido por el detector solo se puede calcular una media estadistica.

[Avicarlos]

Re: Intensidad captada

Hola Avicarlos,

Antes que nada comentaré algunas cosas del formato:

Si quieres la imagen centrada no hace falta que centres el texto, más que nada porque es un poco confuso.

Es muy recomendable usar el lenguaje LaTex para las fórmulas ya que facilita la posterior edición y pesa bastante menos que en LaTex. Además creo que te falta una $r^2$ en la formula de la pregunta

Respecto a las preguntas, no entiendo qué buscas exactamente. Por como lo planteas parece que quieras saber cuantos de los fotones que salen de un $cm^2$ de la superficie de una estrella, pueden llegar a un $cm^2$ de un observador a distancia $r.$ Pero intuyo que tu propósito es el de saber cuanto brilla una estrella para un observador lejano. Sea de una manera u otra, te faltaría una variable que es el radio de la estrella. En todo caso se tiene que tomar el origen en el centro de la estrella y en algunos casos hacer los cálculos por ángulos.

Estaría bien que clarifiques un poco más tus preguntas. ¿Qué significa que la intensidad "desaparece para los demás"?

Por otra parte, las unidades de la intensidad de la luz medidas como "conteo" de fotones, se mide en longitud al cuadrado dividido por unidad de tiempo, ya que los fotones se emiten o absorben uno a uno a lo largo del tiempo.

Contento de que quieras ayudarme a mis investigaciones de más de un lustro, en las que me veo incapaz de abandonar mi visión clásica la cual intento adaptar a la cuántica.

Te diré que tal como me aparece la página para redactar, no aparece el LáTex por lo que lo tengo que subir desde un archivo mío. Luego al copiar-pegar me salió como ves sin posibilidad de remiendo. De todos modos, espero progresar en la forma de trabajar con las herramientas que se me ofrecen.

En cuanto a lo de r^2, no lo olvidé Fíjate que 10^16 * 10^14 que son los fotones y su frecuencia, divididos por el cuadrado de r = 10^15 da precisamente la unidad.

Claro ya lo hice aposta para simplificar.
Sin embargo un error de transcripción hizo que en la fórmula final pusiera un 1 de numerador cuando es h la constante de Planck.

Por lo demás te diré que para tener en cuenta la realidad, hacen falta un montón de datos a los que en aras a la simplicidad los obvio.
De manera que aquí ni tengo en cuenta el tiempo de emisión, (supón instantáneo), tampoco las dimensiones de la Estrella, de la que no tomo más de un cm^2, (lo pongo al inicio del esquema), ni que la emisión no es de solo una frecuencia. Tampoco que salgan diversas polaridades, en fin lo más simple. Supongo pues un mínimo de emisión de 10^16 fotones desde este cm^2 en un instante. O sea, ya no hay más fotones que seguir salidos de superficies de la magna estrella, ni de una posterior emisión a este instante. Son pues 10^16 fotones únicos que van propagándose por el espacio tal como me dijeron en física elemental

Los fotones son de una frecuencia de 10^14 Hz. y no se rompen. No reducen su frecuencia, son enteros. Lo remarco porque veo que se me toma como que yo admito dividirlos cuando es precisamente lo que Planck toma como unidad. Y no hablo del tiempo por cuanto de hacerlo debería tratar los resultados por 10^-44 s y no como lo tomado como base en las fórmulas 1 segundo. Pero ya digo aquí para enterarme realmente de lo que se entiende en cuántica, lo minimizo hasta el instante y no necesito complicar la pregunta.

El principio de conservación, me dice que si salen 10^16 fotones, por lejos que vayan, siempre serán 10^16 fotones y mi intuición clásica me dice que si en la estrella se hallaban juntos en 1 cm^2, cuando se hallen a un radio de 10^15 cm, solo pueden ocurrir tres cosas.

A) - Aleatoriamente se propagarán sin ton ni son y algunos observadores distribuidos en la superficie que marca este radio, no captarán ninguno, mientras otros, captarán intensidades variables. Eso sí la suma de todos ellos será 10^16 fotones de intensidad por cm^2 igual que a la salida.
B)- La propagación es ordenada y su ubicación se corresponde a uno para cada observador, asimismo bien ubicados. La suma de todos ellos es pues la intensidad inicial. Y todos van capatar 1/10^6 de la inicial.
C)- Por un fenómeno que no entiendo, al llegar un fotón a ser observado, se colapsa la onda y nadie más puede verlo..Y en este caso habría una solución C_1 en que solo se capta 1/16 y la solución C_2 en que se capra 10^16.

Si no me expliqué suficiente, espero que ahora atendiendo a abuelillo, lo que ponga allí sea complementario.

Saludos de Avicarlos.

- - - Actualizado - - -

Creo que Avicarlos esta intentando entender y hacer cuadrar la vision clasica de la radiacion electromagnetica con la naturaleza "corpuscular" de la luz.

La intensidad disminuye con la distancia, en una vision clasica la energia simplemente se dispersa por una mayor superficie. Pero en el caso de los fotones, estos no se pueden dividir en partes mas pequeñas, o los recibe un observador o los recibe el otro. En este sentido es por lo que pregunta si la intensidad desaparece para los demas observadores.

Segun creo para un origen puntual muy alejado, la intensidad sera la misma para todos los observadores que esten a la misma distancia del emisor. Si por ejemplo queremos indicarla en fotones recibidos por segundo (supongamos que los fotones emitidos son de una misma frecuencia), y la intensidad es muy debil, lo que pasara es que los observadores medirian digamos 0.1 fotones por segundo de media.

Como los fotones no se pueden dividir en partes, eso significa que los observadores captaran de media 1 foton cada de 10 segundos, pero los fotones recibidos por un observador no seran los mismo que los recibidos por el otro. Es decir los observadores no reciben un flujo continuo de energia, ni siquiera se puede predecir cuando un foton va a ser absorbido por el detector solo se puede calcular una media estadistica.

Como ya me conoces, captaste justo mi intención.
Slo quiero ver si la onda se colapsa ante un observador, o ante miles de ellos. También si la propagación es uniforme o aleatoria. También si cuando se habla de un fotón solo no se refienen a la retahila que le sigue durante un segundo, et, etc.

Creo que una respuesta concisa a si ven el fotón un solo observador, o todos, es la de un sí o un no a A o a B.

Fíjate que no divido a ningún fotón. Son 10^16 fotones los que habitan este cm^2 y cada observador puede captar alguno entero, o todos, o ninguno. No hablo de 1/2, ni 1/10.
Estoy hablando de la intensidad que son más, o menos fotones, por unidad de superficie . Y no más, o menos trozos de fotón por unidad de superficie.
Y pongo lo más trillado el de luz 10^14 Hz.

Y no vale escapar con que se observan fotones al cabo de tiempo o de distintos puntos de la estrella.
No señor el instante de llegada es el que es y no tengo en cuenta ningún otro instante posterior. Y la frecuencia no la modifico, porque así me lo enseñasteis o sea sigue siendo 10^14 Hz que aun y tomando un tiempo de 10^-44 segundo, mínimo en la escala de Planck, su frecuencia sigue la misma. Ya me lo discutieron en otro hilo, en que me parece que usando esta escala la energía mínima salle 10^-77 J.

O sea, en el instante en que los fotones ocupan el radio de 10^15 cm, la pregunta es sin ambigüedad.

La captan todos, ¿estando a este mismo radio?.

La capta uno solo, por colapso de onda, y ¿nadie más?.

Y luego podemos elucubrar en un montón de variantes, pero esto es esencial para poder entender a que os referís con la onda-fotón. El fotón no puede partirse, la onda sí. Sin embargo se refuta que en una onda hayan muchos fotones.

Saludos de Avicarlos.

[abuelillo]

Re: Intensidad captada

Y no vale escapar con que se observan fotones al cabo de tiempo o de distintos puntos de la estrella.
No señor el instante de llegada es el que es y no tengo en cuenta ningún otro instante posterior. Y la frecuencia no la modifico, porque así me lo enseñasteis o sea sigue siendo 10^14 Hz que aun y tomando un tiempo de 10^-44 segundo, mínimo en la escala de Planck, su frecuencia sigue la misma. Ya me lo discutieron en otro hilo, en que me parece que usando esta escala la energía mínima salle 10^-77 J.

O sea, en el instante en que los fotones ocupan el radio de 10^15 cm, la pregunta es sin ambigüedad.

La captan todos, ¿estando a este mismo radio?.

La capta uno solo, por colapso de onda, y ¿nadie más?.

No se trata de escapar, es lo que pasa en la realidad. Si solo tomas en cuenta un instante de tiempo muy pequeño, unos observadores recibiran algun foton (o incluso mas de uno) y otros observadores no recibiran ninguno.

No hay ambiguedad (relativamente) en la emision: digamos que emites 1000 fotones en un segundo, pero donde si hay ambiguedad, es en donde va a parar cada foton particular despues de X tiempo. Los mil fotones seran detectados y estaran distribuidos al azar en la superficie de una esfera.

Si todos los observadores recibiesen el mismo foton se estaria creando energia de la nada, ya que un foton emitido corresponderia a varios fotones recibidos.

[Chusg]

Re: Intensidad captada

Creo que abuelillo ya lo ha explicado bien y este mensaje en realidad es redundante, pero si insistes en una respuesta de sí o no, ya te la doy yo:

Suponiendo que cuando preguntas si "la captan" te refieres a si los diferentes observadores captan un mismo fotón (simultáneamente, se entiende), entonces:

La captan todos, ¿estando a este mismo radio?.

NO

La capta uno solo, por colapso de onda, y ¿nadie más?.

SÍ


Edit: por cierto, no entiendo muy bien por qué insistes en que la frecuencia sea 10^14 Hz (o si es una elección arbitraria por decir algo), ni de dónde sacas los 10^-77 J. La energía de un fotón de esa frecuencia se obtiene multiplicando la frecuencia por la constante de Plank, y a mí me sale del orden de 10^-20 J.

[Avicarlos]

Re: Intensidad captada

abuelillo dijo:
No se trata de escapar, es lo que pasa en la realidad. Si solo tomas en cuenta un instante de tiempo muy pequeño, unos observadores recibiran algun foton (o incluso mas de uno) y otros observadores no recibiran ninguno.


En esto estoy perfectamente de acuerdo. Los fotones emitidos que ya pongo por ejemplo 10^16 concretos, si se propagaran de forma perfecta regular, cuando ocuparan la capa esférica de radio 10^15 cm, se hallarían cada uno de ellos ubicados en 1 cm^2 completando la totalidad de las superficie con los 10^16 que además cada uno correspondería al que se ubicaba en el inicio de este radio. O sea concretos, algo matemático y geométrico, pero NO.
Ya digo que admito la posiblidad de que su ubicación en la capa esférica , no sea tan regular por lo que pudieran haber espacios de 1 cm^2 con más de un fotón y por ende espacios de varios cm^2 sin ninguno. Y además sin saber dónde se hallaba al inicio el que captamos ahora. Pero eso sí, con una imprecisión máxima de ocupación al inicio de 1 cm. En la capa esférica, se hallarán aleatorios, por lo que habrá incertidumbre en superficeis concretas, pero no en la total que es la suma de de ellas.
Y como te sitúo el problema en el instante de recepción por todos aquellos observadores que se hallaran ubicados en esta capa esférica en número también de 10^16 observadores, mi pregunta aún más precisa, es la de que si tan solo uno de los observadores que se hallan ubicados en estos puntos donde llega uno, o más fotones, es el que colapsa la onda.
Pues en este caso, desaparecerían aquellos fotones no ubicados en la superficie controlada, replegándose todos hasta el observador que los capta, en todo caso con la intensidad total inicial, para cumplir con la conservación. La onda desaparecería, la intensidad total la captaría un solo observador y los demás no captarían nada
En este caso, se cumple con la ley de conservación de Energía, pero no con la de disminución de intensidad.
Y tampoco sabríamos cual de los observadores es el agraciado en captar la onda.

No hay ambiguedad (relativamente) en la emision: digamos que emites 1000 fotones en un segundo, pero donde si hay ambiguedad, es en donde va a parar cada foton particular despues de X tiempo. Los mil fotones seran detectados y estaran distribuidos al azar en la superficie de una esfera.

Si todos los observadores recibiesen el mismo foton se estaria creando energia de la nada, ya que un foton emitido corresponderia a varios fotones recibidos.
Esto está de más, por cuanto yo no he dicho en parte alguna que los observadores recibiesen los 10^16 fotones emitidos, solo uno que por 10^16 observadores captarían la E inicial. Por eso te puse que de inicio los fotones son lumínicos con la intensidad de 10^16/ cm^2 de modo que no se crea ninguna energía, solo se reparten pero no un fotón, sino 10^16 , una para cada observador.Y verían cada uno de ellos, en caso geométrico regular, un fotón de luz 10^14 Hz
Si al captar uno, desaparecen los demás, ¿Qué se hace con la E restante?.

Saludos de Avicarlos.


- - - Actualizado - - -

Chusg dijo:
Suponiendo que cuando preguntas si "la captan" te refieres a si los diferentes observadores captan un mismo fotón (simultáneamente, se entiende), entonces:

No un mismo fotón NO. Uno de los 10^16 fotones SÍ. Por ende cada observador, puede o no captar uno, o varios, o ningún fotón de estos 10^16 que se hallaban en la emisión ubicados en la superfice de 1 cm^2


Escrito por Avicarlos
La captan todos, ¿estando a este mismo radio?.
NO
Escrito por Avicarlos
La capta uno solo, por colapso de onda, y ¿nadie más?.
SÍ


Luego la respuesta no se corresponde por haber interpretado mal mi proposición.

Edit: por cierto, no entiendo muy bien por qué insistes en que la frecuencia sea 10^14 Hz (o si es una elección arbitraria por decir algo), ni de dónde sacas los 10^-77 J. La energía de un fotón de esa frecuencia se obtiene multiplicando la frecuencia por la constante de Plank, y a mí me sale del orden de 10^-20 J.

Es arbitraria para no andarnos por las ramas. O sea, concreto esta frecuencia de luz, para resolver con un mínimo de operaciones aritméticas el resultado final.
10^16 fotones de E = h*f en emisión, resulta una E = h*f en la onda de r = 10^15 repartidos en 10^16 ubicaciones.
Sale pues de ser ubicaciones regulares geométricas, 1 solo fotón en cada uno de los 10^16 ubicaciones. E inicial = E final
La inicial en 1 cm^2 y la final en 10^16 cm^2

La frecuencia que calculaste es la de 1Hz que da como E = 10^-20 J.y es la de los rayos infrarojos.

¿Pero de dónde sacas que esta es la E minima?
Según la escala de Planck el segundo no es el tiempo mínimo sino que lo es 10^-44 s
Luego la E mínima según la escala de Planck es 10^-77 J
Para una sola oscilación precisa el transcurso de 10^44 segundos.
Y si alguien indica que aún la hay energía menor, diré que al menos su tope mínimo es el de 0 J. O sea, la Nada, que no existe.

Saludos de Avicarlos.

[abuelillo]

Re: Intensidad captada

Carlos es que estas usando un monton de cosas y conceptos distintos que no se pueden mezclar. Realmente no se como dar mas luz al tema, tampoco tengo los conocimientos para aclarar el tema de forma meridiana.

Lo unico que se me ocurre es comentar lo que dijo un premio nobel de fisica:
"No existe esa cosa a la que llaman foton"

No existen ondas de probabilidades para los fotones (o por lo menos no aceptadas mayoritariamente, todas las que se han propuestos tienen sus contras, esto actualmente esta en disputa, unos autores creen que tiene sentido hablar de ondas de probabilidades para los fotones, otros que no.)

Ni siquiera el concepto de foton en cuantica de campos es el mismo concepto de foton como particula, son cosas diferentes, un campo electromagnetico en el estado de un solo foton, se corresponde con muchos fotones-particulas.

Un campo eletromagnetico clasico se corresponde con un numero indeterminado de fotones (ya que es una superposicion de muchos campos cada uno con un numero de fotones bien definidos). No puedes generar una onda electromagnetica clasica con un unico foton, ni con un numero definido de fotones.

No se emiten fotones, una antena emite una radiacion electromagnetica que transporta cierta cantidad de energia X, y es continua si quieres pensarlo asi.
Detectar y observar la radiaccion electromagnetica implica restarle energia, la caracteristica especial de esa radiaccion es que no se le puede restar cantidades arbitrariamente pequeñas de energia, asi que si tienes muchos observadores, cada uno podra restar cierta cantidad de energia discreta al campo electromagnetico, hasta que la radiacion sea 0.
Si la radiacion es debil y hay muchos observadores no hay energia suficiente para todos asi que unos detectaran/restaran energia otros no. Como decide el universo cuales seran los afortunados ? ni idea, que yo sepa no se sabe.

Despues si quieres verlo como que esa cantidad minima de energia que se puede restar, estaba realmente distribuida por una zona continua y amplia y de repente toda esa energia se ha colapsado en un detector, pues perfecto.

En esta vision del tema que te he dado, no hay particulas por ahi volando en trayectorias desconocidas o teletransportandose de un lado para otro, ni siquiera hay fotones-particula que se convierten misteriosamente en ondas y despues vuelven a convertirse en particulas cuando ven un detector cercano.
El concepto de foton antes de que se produzca una observacion no se trata de eso, un foton es una cosa no local y que tiene extension o si prefieres la cita que di al principio simplemente "no existe".

[Avicarlos]

Re: Intensidad captada

¿Hará falta que copie expresiones aquí citadas EN que me dabais respuestas CONTRARIAS?.

Creo que al menso en esta ocasión te escurres, abuelillo. Para avanzar en el estudio, necesito conceptos claros y no me los dais. Es una de cal y otra de arena.

Del Sol sale lo que de nuevo ya ignoro como llamarle: Luz, fotones, ondas electromagnéticas, cuantos. ¿repetimos lo ya discutido y que acepté?. ¿porque de nuevo si digo onda, no es, si digo fotón, no existe ¿Cómo llamarle de una vez, por todas?. ¿No es energía de la que expresamos en las fórmulas?

La realidad me dice que la E salida debe ser la de llegada esparcida, aunque no viaje, que esta es otra. No viaja pero llega.
Y los astrónomos pueden captarla en sus telescopios.
Y los ópticos ofrecen objetivos, o espejos bien estudiados para que los astrónomos puedan realizar sus mediciones cada vez más perfectas.

O sea que no me queréis dar la explicación real de lo que vosotros conocéis por haber estudiado y parece que queréis mantenerlo en secreto para que curiosos como yo, nos las deseemos para interpretar si es un fotón, o una partícula, o una onda, o un rayo. Creo que por activa y pasiva llevo repitiendo que me amoldaré a lo que me enseñéis, pero no a base de entrar en constantes contradicciones.

Creo que entre el croquis, los cálculos orientativos y las explicaciones que amplié en mis mensajes es suficiente para entender qué es lo que pregunto. Quizá si la pregunta resulta indigesta, motive que no haya respuesta válida.

Saludos de Avicarlos.

[abuelillo]

Re: Intensidad captada

¿Hará falta que copie expresiones aquí citadas EN que me dabais respuestas CONTRARIAS?.

Creo que al menso en esta ocasión te escurres, abuelillo. Para avanzar en el estudio, necesito conceptos claros y no me los dais. Es una de cal y otra de arena.

Lo siento no puedo darte una repuesta mas clara, porque no la se, y aunque la supiera seguramente no se ajustaria a las ideas preconcebidas que tienes sobre lo que debe ser la realidad Quizas algun otro forero con conocimientos sobre cuantica de campos pueda darte respuestas mas correctas y convincentes.

[Chusg]

Re: Intensidad captada

Reconozco que no me he leido todos los últimos post, pero centrándome en una de las cosas que comenté y que creo que Avicarlos no entiende:

La frecuencia que calculaste es la de 1Hz que da como E = 10^-20 J.y es la de los rayos infrarojos.
¿Pero de dónde sacas que esta es la E minima?

No, yo no he calculado nada para una frecuencia de 1 Hz. Eso sería una frecuencia extremadamente baja que dudo incluso que produzca radiación a niveles medibles. Lo que yo llamo energía mínima, para una radiación de una frecuencia dada, es la energía de cada uno de los fotones o "cuantos de energía" que se transfieren en cualquier interacción. Por definición, para una frecuencia dada, la cantidad mínima de energía que se puede absorber o emitir viene dada por E= h·f, donde f es la frecuencia y h la contante de Plank. h= 6.626·10^-34 J.s, f= 10^14 Hz según has supuesto (frecuencia que corresponde al infrarrojo cercano, creo). Si multiplicas las dos cosas sale 6.626·10^-20 J, así de simple (nada de 10^-77). Quizá no he entendido bien a qué te referías con energía mínima, pero es que a veces resulta dificil entender tus mensajes, y me da la impresión de que te has montando una película muy rara y mezclando conceptos de forma incorrecta.

En cuanto al concepto de fotón y su relación con la visión clásica de onda, debes tener en cuenta que para entenderlo completamente y en profundidad probablemente hay que irse a teoría cuántica de campos, una materia algo abstracta que ni siquiera muchos físicos llegan a estudiar (yo lo hice por mi cuenta muy por encima) y que no creo que se pueda explicar en unas cuantas líneas a nivel divulgación. Lamentablemente para llegar a entender completamente ciertas cosas no queda otra que un estudio serio con todo el aparato matemático, no hay atajo posible. Es como querer entender completamente la relatividad, la teoría de cuerdas o el campo de Higgs a partir de explicaciones simples cualitativas a nivel divulgación: en mi opinión no se puede.

De todas formas, creo que para la mayoría de los fenómenos que involucran radiación es suficiente una visión simplificada que ya han propuesto algunos foreros otras veces: la radiación son ondas, y no partículas, pero la interacción con la materia se hace "como si fueran partículas": es decir, la onda no interacciona de forma continua, sino en interacciones discretas en ciertos puntos y momentos. En cada interacción se transfiere una energía E=h·f, y aunque no es posible saber a priori la posición ni el tiempo en el que ocurrirá la interacción, la intensidad clásica de la onda (proporcional al cuadrado de la amplitud) permite saber "estadísticamente" la probabilidad de que haya más o menos interacciones en un punto u otro. Esta es más o menos la imagen que viene en cualquier libro de física general de nivel de primero de carrera, puedes consultarlos en cualquier biblioteca pública para una discusión más detallada. Creo que es también la visión que se tenía hasta mediados del s.XX, aunque para según qué cosas no es totalmente rigurosa o completa, y al parecer ha quedado superada por la teoría cuántica de campos.

[Avicarlos]

Re: Intensidad captada

Me dirijo a todos los que tengan a bien documentarme y particularmente en respuesta a abuelillo, a guibix y a Chusg.:

Tengo la seguridad de que vosotros superasteis los conocimientos impartidos en cuántica y que por modestia, confeséis que el modelo ya más alto de los campos cuánticos no los dominéis.
En realidad, yo no domino ni los inicios de la cuántica, que para eso hago indagaciones de lo que se sabe y yo no estudié. Pero mi lógica me indica que para saber multiplicar hay que entender muy bien el grado inferior que es sumar.

Si solo se aprende uno las tablas, necesitará sumar de memoria y multiplicar de memoria, pero no sabrá que multiplicar, no es más que una puesta en solfa de los elementos a sumar.
Si uno entiende perfectamente el mecanismo de la suma, no necesitará saber de memoria las tablas de multiplicar. No hablo del tiempo a invertir para un sistema u otro, que es su consecuencia.

Luego mi razonamiento, es el mismo aplicado a la cuántica y a los campos. Antes para llegar a la cuántica, tuvimos que usar la física clásica y con ella nos vamos desenvolviendo.
Teniendo pues en cuenta esto, expondré razonamientos que me llevan a preguntas tan elementales como las que hago. Vosotros forzosamente las sabéis, ya que de no ser así, no hubierais pasado curso. En su día, se lo hubierais preguntado al catedrático de turno.

Paso a dar datos:
La definición de constante solar es muy clara: se trata de la cantidad de energía electromagnética recibida por unidad de tiempo y unidad de superficie, medida a una unidad astronómica de distancia del sol y, consecuentemente en la parte externa de la atmósfera, y en un plano perpendicular a los rayos del Sol.



De este gráfico, un colega vuestro me dio el resultado de fotones llegados a la Tierra por la constante solar, y en una superficie de 1 cm^2.

Ondas entre 10^-7 y 10^-6 m Se contabilizan de media 1,1 * 10 ^26 fotones.

Indica que esta cantidad de fotones recibidos, es la correspondiente a la longitud de onda indicada en metros.
Es la parte correspondiente de la Constante Solar y que dividida por la superficie solar, nos da la cantidad emitida desde un solo cm^2 partiendo del Sol.
Tomando la media de superficie solar mediante una media de R = 6,96 *10^10 cm, la superficie emisora de luz es la de 1,5 * 10^22 cm^2

Luego, si recibimos de este tipo de fotones la cantidad de 10^26, es por cuanto en proporción asimismo de media regular, salieron del Sol 10^4/cm^2.
Estos son caso de no errar los cálculos, los datos concretos .

En mi supuesto teórico inicial, para simplificar cálculos, a bulto puse que partía de 10^16 fotones/ cm^2
Asimilando valores, en 1 cm^2 a la distancia de 10^15 cm, no llegaría 1 fotón por cm^2, sino 1 fotón, por cada 10^12 cm^2

Si supervisáis este concepto, en aproximación de cálculo y lo halláis aceptable, seguiré explicándome, para ver al fin la apreciación que capto incorrecta.
Paso a paso, será más fácil.

Saludos de Avicarlos.

[Chusg]

Re: Intensidad captada

Por partes:

1. Lo de que en ese rango de longitudes de onda nos lleguen 1,1 *10^26 fotones por segundo y por cm^2 no me parece fácil de calcular a partir de la figura. No pongo la mano en el fuego, pero creo que en cualquier caso no está ahí el quid de la cuestión, da igual cuál sea ese valor: supongamos si quieres que tenemos un planeta al que le llega esa cantidad de fotones procedentes de su estrella.

2. El área del sol que has calculado creo que no está bien: 4*pi*R^2 a mí no me da eso ¿no te faltará un factor 4?

3. O no te he entendido bien, o si lo que quieres es calcular la cantidad de fotones que salen del sol por cm^2, tu planteamiento no es correcto. Además, si es eso lo que quieres calcular, es evidente que si a nosotros nos llegan 10^26, no puede ser que del sol salgan menos (dices que obtienes 10^4). Para calcular los que salen del sol por unidad de superficie debes multiplicar los que llegan al planeta por el cuadrado de la distancia al centro del sol y dividirlo por el cuadrado del radio del sol.

4. Una forma sencilla de ver esto por pasos sería calcular primero la cantidad total de energía (o de fotones, si quieres) que atraviesa una esfera cuyo radio sea la distancia tierra-sol, multiplicando los que se reciben en 1 cm^2 por el área total de la esfera. Si la intensidad del sol no varía con el tiempo, el número de fotones que cruzan esa esfera por segundo será el mismo que abandone la superficie solar por segundo. Así que para saber cuanto emite cada cm^2 de sol sólo tienes que dividir esa cantidad por la superficie del sol. Si planteas las ecuación verás que esto es equivalente a lo que digo en el punto 3.

En fin, que me parece que te estás liando de mala manera. O eso, o no he entendido nada de lo que planteas, que también puede ser.

[guibix]

Re: Intensidad captada

Yo también estoy un poco perdido, pero intentaré tomar el hilo en tu último mensaje.

Muchos de los físicos graduados/licenciados terminan la carrera sin haber profundizado mucho en cuántica. Sólo los que se especializan en algunos campos la estudian a fondo. Eso para que te hagas una idea de que realmente es algo muy complejo. Si le añades que algunos de nosotros no hemos terminado ni de empezar la carrera. En tus términos, algunos sabemos sumar, pero aún estamos aprendiendo a multiplicar, lo que no impide hablar de ello. Además, a pesar sus conceptos "incomprensibles", en cuántica hay muchas cosas que se pueden entender perfectamente cuando te las explican debidamente.

En todo caso, es mucho mejor aprender los pasos con los razonamientos históricos y las observaciones que han llevado a cada conclusión. Si no la has visto, te puedo recomendar la serie de divulgación científica "El Universo Mecánico" que, si bien ya es bastante vieja, resume muy bien toda la historia de la física en 52 capítulos de 30 minutos de una manera muy gráfica y amena.

Como dice Chusg, no pueden salir menos fotones de los que llegan. No veo muy bien como lo planteas, pero Chusg ya te ha dado una pista: Si el problema es saber cuantos fotones llegan de una fuente a una superficie lejana, con una regla de tres su puede resolver.

Si lo que quieres es encontrar la constante solar en términos cantidad de fotones para cada longitud de onda, dividido por metro cuadrado y por segundo a partitr de los datos del gráfico, primero puedes buscar la función continua que se aproxima el espectro del gráfico (la curva contínua teórica del gráfico: Ley de Planck). Esta función representa la energía dividida por segundo (potencia) y por metro cuadrado para cada longitud de onda dada. Si el área y el tiempo son constantes ($m^2$ y $s$) y longitud de onda es la variable, se puede tomar la irradiancia $I$ como función de la longitud de onda $I(\lambda)$, puedes dividir la función por $hc/\lambda$ y te saldría la función del número fotones para cada longitud de onda que impactan dentro del metro cuadrado cada segundo, lo simplifico a un número $N$ de fotones en función de la longitud de onda $N(\lambda)$ y nos queda

$$N(\lambda)=\frac{I(\lambda)}{hc}\lambda$$

El problema de tener un espectro continuo para contar fotones individuales, es que si tomas una longitud de onda exacta, no habrá ni un solo fotón de exactamente esa longitud de onda. Lo que se tiene que hacer es delimitar un intervalo entre dos longitudes de onda $\left[ \lambda_0,\lambda_1\right]$ y medir el área bajo la curva integrando la función anterior entre dicho intervalo. Esto sí que te da un el número total de fotones que han impactado dentro del intervalo de longitudes de onda.

$$N_{\lambda_0}^{\lambda_1}=\frac{1}{hc}\int_{\lambda_0}^{\lambda_1}I(\lambda)\lambda\dd\lambda$$

Si integras todas las longitudes de onda te dará el número total de fotones de todas las longitudes de onda.


Otras informaciones que quizás no vengan al caso, pero te podrían ser útiles:

-Mirando el centro del disco del Sol (no lo hagan en sus casas ), lo "recortas" en un cuadradito angular ("ángulo sólido") de digamos 0,1º x 0,1º (0,01 estereorradianes). En este cuadradito hay una luminosidad L. Si ahora tomamos un cohete y nos acercamos al Sol, la luminosidad total del Sol aumenta, pero solo aumenta porqué vemos el disco más grande. Si tomamos otro ángulo sólido igual que el anterior sobre el disco, veremos que tiene la misma luminosidad L. Eso también es válido para todas las zonas del disco solar y no solo el centro (siempre que todo el encuadre esté ocupado por el disco y sin cruzarse con el perfil del disco, claro).

-La luz que recibimos del Sol, es la luz que salió de cada punto de su superficie hacia nosotros. Cada uno de estos puntos emite luz en todas las direcciones y si tomas un $cm^2$ del Sol, esa superficie emitirá luz a 360º. La mayor parte que va hacia dentro se re-emite más temprano que tarde. La mayor parte estará concentrada en la perpendicular de la superficie, pero se dispersará bastante en 180º. Luego, para un observador lejano, la proporción de fotones que recibe de éste $cm^2$ es realmente ínfimo y es inversamente proporcional al radio del observador. Tendrías que apuntar un telescopio al Sol y con un aumento abrumador, encuadrar en la pantalla ése $cm^2$. De lograrlo, seguramente habría momentos considerablemente largos (no lo calcularé, pero deben ser más bien cortitos) en que no se recibiría ningún fotón de ese $cm^2$. Lo cual no significa que durante estos momentos no recibamos fotones de los demás $cm^2$ del disco (que no deben ser pocos), solo que no salen en el encuadre .

-De la serie "Universo Mecánico" lo mejor es mirarla toda, claro. Pero del tema tratado aquí te recomiendo especialmente primero el cap 18 "Ondas" y luego el 50 "Ondas y partículas". En ellos se ve como conciliar el comportamiento "uni-direccional/localizado" de las partículas con el comportamiento "multi-direccional/des-localizado" de las ondas.

Saludos!

PD: Ah, también te puede interesar ver el cap 40 "Óptica" en medio de los otros dos.

[Avicarlos]

Re: Intensidad captada

Para Chusg y guibix: Siento no haber podido responder de inmediato a vuestras ayudas, por estar ocupado con otros menesteres, pero ahora que os leí, ya veo por donde andan las malas interpretaciones. Mi manera de simplificar datos para ir a los que creo esenciales, resulta confuso.
En agradecimiento a vuestro interés, procuraré redactar lo más conciso que sepa la justificación de los datos proporcionados y modificaré lo que resulte erróneo.

Bastante de lo dicho por vosotros lo tuve en cuenta aunque los resultados a veces son dispares por cambio de unidades. Como es dificultoso expresar las ecuaciones, veré si escribiéndolas en papel y escaneando, lo puedo subir como imagen.

Saludos de Avicarlos.