1r ciclo Energía del fotón

[Pola]

Dándole vueltas a un asunto que se me estaba pasando por la cabeza, he ido a Wikipedia para informarme sobre la energía de los fotones y me encuentro conque lo que aparece es lo que viene a continuación:

"La ecuación para la energía del fotón¹ es:

$E=\dfrac{h c}{\lambda}$

Entiendo yo que hay un error en el texto, ¿no?. Creo que la energía de los fotones debe cambiar en relación inversa con la longitud de onda y no directa, como dice la frase.

¿Alguien puede decirme cuál es la máxima frecuencia que teóricamente podría ser alcanzada por un foton? ¿Hay un limite? ¿Por qué?

¿Y la máxima frecuencia observada?

Gracias y un saludo

[Alriga]

Re: Energía del fotón

En la Wikipedia decía erróneamente "la energía de los fotones cambian en relación directa con la longitud de onda" Ya lo he arreglado, ahora dice "la energía de los fotones cambia de forma inversamente proporcional a la longitud de onda"

... ¿Alguien puede decirme cuál es la máxima frecuencia que teóricamente podría ser alcanzada por un foton? ¿Hay un limite? ...

Entiendo que no hay energía máxima para un fotón. Imagina un electrón muy, muy energético, (va a grandísima velocidad). Siempre puedes aumentar aun más su energía, por ejemplo haciéndolo pasar por un campo eléctrico adecuado. Lo mismo para un positrón. Ahora hazlos colisionar y obtendrás 2 fotones gamma de energía arbitrariamente alta.

... ¿Y la máxima frecuencia observada ...

No lo sé, pero el último telescopio de efecto Cherenkov para detectar fotones generados por rayos cósmicos tiene un rango de detección de hasta 300 TeV, por lo tanto, intentan encontrar fotones de esa energía, mira Cherenkov Telescope Array

Saludos.

[Pola]

Re: Energía del fotón

Gracias por la respuesta.

¿Eso quiere decir que tampoco hay límite para la frecuencia?

Eso no lo entiendo muy bien. La frecuencia depende de la longitud de onda. Sin tener mucha idea, uno se imagina que habrá un momento en que la distancia existente entre dos crestas ya no se pueda reducir más. ¿No?

[Alriga]

Re: Energía del fotón

... uno se imagina que habrá un momento en que la distancia existente entre dos crestas ya no se pueda reducir más. ¿No? ...

¿Por qué imaginas eso? ¿Hay algún razonamiento físico que demuestre eso?

Saludos.

[Pola]

Re: Energía del fotón

Creo que he utilizado una palabra inadecuada. En realidad quería decir que "uno piensa que..." en lugar de que "uno se imagina que...."

Tengo ese pensamiento en la cabeza por dos razones : una porque creo (quizás equivocadamente) que la distancia de Plank es irreductible. Y la otra porque leí un libro de Brian Greene (El universo elegante) en que se trata con cierta profundidad la Teoría de Cuerdas y me quedé con la idea de que el espacio en esa teoría tampoco era continuo, sino que también tenía un limite inferior. Igual también saqué una conclusión equivocada.

Por cierto, que no sabía que personas de éste foro eran los cerebros de algunas de las aportaciones en física a Wikipedia. Enhorabuena. Suelo recurrir ahí para aclarar algunos de los muchos conceptos que tengo difusos y me es de mucha utilidad.

Un saludo

[Alriga]

Re: Energía del fotón

La teoría de cuerdas que yo sepa, especula en torno a esos temas, pero es todavía incapaz de calcularlos con la mínima verosimilitud. En cuanto a la "irreductibilidad (?) de la longitud de Planck" es una conjetura a la que se llega al intentar compatibilizar hacia el límite de escalas muy pequeñas la Física Cuántica y la Relatividad General, que no son compatibles a esas escalas. Yo como mucho he visto esas conjeturas (son conjeturas, pues para estudiar bien esos niveles sería necesaria una teoría cuántica de la gravedad que aun no tenemos) en torno a la dimensión mínima de partículas con masa, dimensión que sería del orden de la longitud de Planck antes de que la partícula se convirtiera en un agujero negro. Pero nunca he visto nada sobre el tamaño mínimo de la longitud de onda de un fotón, partícula sin masa.

EDITADO: me ha costado encontrarlo, pero recordaba que había un hilo en el que carroza, que sabe muchísimo más que yo del tema y lo explica mejor, había sido muy taxativo en este asunto, dijo:

Hola.

No hay un tope de frecuencia ni de energía para los fotones.

De hecho, la frecuencia (y la energía) de un fotón dependen del sistema de referecia con el que el fotón se observe. Es el corrimiento al rojo, o al violeta.

Así que un fotón cualquiera, visto desde un sistema que se mueva suficientemente rápido, puede tener una frecuencia mayor o menor.

Saludos.

[Pola]

Re: Energía del fotón

Gracias, Alriga.

Es que yo pensaba que si un foton, considerado como una onda, puede tener cualquier frecuencia que uno quiera pensar, entonces su energía podría tener cualquier valor, lo que iría en contra de la idea de los cuantos de Planck. Igual estoy utilizando conceptos fuera de contexto o en el lugar donde no aplican.

También me he acordado de Carroza, que creo que es un conocedor profundo de la Teoría Cuántica de Campos, porque otra de las ideas que se me ha venido ayer a la cabeza dándole vueltas a este asunto, es que, según creí entenderle a él en otra ocasión que me ayudó con una duda, en esa Teoría el foton es una fluctuación del campo. Como el campo es continuo, entonces la fluctuación de un continuo sí que podría tomas cualquier valor.

En resumidas cuentas, no tengo una respuesta clara en la cabeza. Me da la impresión que según la aproximación teórica que se utilice, el resultado podría ser diferente.

[Ulises7]

Re: Energía del fotón

Gracias, Alriga.

Es que yo pensaba que si un foton, considerado como una onda, puede tener cualquier frecuencia que uno quiera pensar, entonces su energía podría tener cualquier valor, lo que iría en contra de la idea de los cuantos de Planck. Igual estoy utilizando conceptos fuera de contexto o en el lugar donde no aplican.

Que un fotón pueda tener cualquier valor de energía y cualquier valor de frecuencia por tanto, no va en contra de los cuantos de Planck. Esta idea lo único que sugiere es que estos paquetes son discretos no continuos, de forma que la distribución de energía sí que sigue un patrón de forma que hay menos paquetes de mayor energía que de menor energía y esto explica tu posible confusión, ya que esto arregla la distribución del cuerpo negro y la catástrofe ultravioleta.

[Pola]

Re: Energía del fotón

Entiendo. He confundido la unidad de energía (el foton) con la cantidad de energía que ese foton pueda tener.

Gracias Ulises

[Alriga]

Re: Energía del fotón

... Es que yo pensaba que si un foton, considerado como una onda, puede tener cualquier frecuencia que uno quiera pensar, entonces su energía podría tener cualquier valor, lo que iría en contra de la idea de los cuantos de Planck. Igual estoy utilizando conceptos fuera de contexto o en el lugar donde no aplican ...

Vuelvo a remitirme a lo explicado por carroza:

... La energía solamente está cuantizada para sistemas ligados. Un fotón, un electrón, o cualquier otra partícula libre puede tener un continuo de energías...

Saludos.