Divulgación Fotones Divergentes?

[nachofrades]

Experimento Mental:

Emitimos dos fotones mediante un rayo láser separados una millonésima de milímetro (por decir algo pequeño) que vibran ambos en un plano "vertical" y están enfasados, (cada Cresta se corresponde y cada Valle se corresponde).

Ponemos a 100 Km. un detector y comprobamos que su separación es una millonésima de milímetro.

Pero vamos a bucear... Los dos fotones están produciendo un campo magnético exactamente igual durante su viaje, y si en las crestas hay dos campos positivos y en los valles dos campos negativos:

¿No tendrían que diverger y curvarse por las fuerzas de repulsión magnéticas entre campos iguales? siendo la distancia de recepción mayor de una millonésima de milímetro?

Lo mismo vale si están exactamente desenfasados, se tendrían que acercar...

[arivasm]

Re: Fotones Divergentes?

Los campos no se repelen, en todo caso se superponen.

[nachofrades]

Re: Fotones Divergentes?

Pero yo hablo de magnetismo... son dos campos del mismo signo, he hecho un pequeño gráfico para ilustrarlo, y la superposición no la entiendo, no soy físico... quiere decir que se suman? y por que en otras circunstancias dos campos magnéticos digamos que positivos se repelen?

[arivasm]

Re: Fotones Divergentes?

Olvidémonos de los fotones, pues únicamente van a complicar el fondo de tu pregunta, que tiene que ver con si dos campos magnéticos se atraen o se repelen. Es decir, vayamos a las ondas electromagnéticas clásicas, que es lo que has dibujado.

El primer matiz se refiere al propio dibujo. Aunque es verdad que es muy común representar las ondas electromagnéticas como lo has hecho, trazando una envolvente, un dibujo más correcto (para una sola) es éste:

donde las flechas representan los campos eléctrico y magnético (si no me equivoco, tal como está hecho el dibujo el rojo sería el eléctrico y el azul el magnético).

Por tanto, como puedes ver, la única diferencia que hay entre una cresta y un valle es simplemente el sentido de los campos. Es decir, llevado a tu pregunta, si tuviésemos dos dibujos paralelos como éste (enseguida hablaré de eso) y ciertamente hubiese algún tipo de interacción como la que tu dices ocurriría lo mismo en la cresta que en el valle.

Ahora pensemos en dos de esos dibujos paralelos (dejo pendiente para más adelante si eso representaría algo no no y también si habrá la atracción o repulsión que citas). La segunda cosa que tenemos que destacar es lo que se llama polarización de la onda, es decir, la relación que existe entre la dirección de propagación y la de vibración de alguno de los campos: son perpendiculares. Es decir, si, como en el dibujo, la dirección de propagación es la Z X el campo eléctrico deberás oscilar perpendicularmente a Z X.

Pero ahora tenemos que tener en cuenta algo muy importante: hay infinitas direcciones perpendiculares a Z X. Quien hizo el dibujo optó por la Y, es decir, dibujar el campo eléctrico contenido en el plano YZ XZ, pero también valdría el plano que define el eje Z X y la bisectriz del segundo cuadrante XY YZ, por ejemplo.

En consecuencia, el que tengamos dos ondas electromagnéticas paralelas no implica necesariamente que el dibujo sea como el que has indicado, en lo que se refiere a que las oscilaciones se produzcan en el mismo plano.

La otra cuestión es la fase. Aún en el caso de que ambas ondas tengan la misma polarización, tampoco tienen por qué estar en fase. De todos modos, como en el primer post ya hablas de la fase, tampoco vamos a abundar en este aspecto.

De todos modos, supongamos que tenemos dos ondas electromagnéticas paralelas y en fase... Un momento! El dibujo anterior no representa una onda! Sólo ilustra un aspecto de las ondas electromagnéticas, pero no toda la onda electromagnética! ¿A qué me refiero? Pues a que una onda es un fenómeno que se extiende a todo el espacio.

Para que se me entienda: ¿representa el dibujo siguiente una onda marina?

De algún modo sí, pero no completamente: le faltan aspectos espaciales muy notorios! Si usásemos el dibujo anterior para contarle qué es una onda marina, pensaría seguramente en cuerdas, no es cosas como ésta:

Es decir, ¿cómo es eso de que la onda electromagnética esté confinada a dos rectas paralelas y tal que entre ambas no haya onda electromagnética? Pues simplemente, no es posible, incumpliría las ecuaciones de Maxwell.

Ya, me dirás, pero yo hablo de sólo dos fotones, y las ecuaciones de Maxwell tratan "ondas" clásicas, constituidas por un número tan sumamente gigantesco de fotones que quedan escondidos bajo el conjunto del mismo modo que cuando miro un vaso de agua las moléculas quedan ocultas bajo las propiedades colectivas.

Pero eso sólo significa una cosa: el dibujo que has hecho no representa adecuadamente a dos fotones.

Pero vale, no importa, cambiemos la pregunta: supongamos que "sí" es posible tener dos dibujos como los que hay al principio de este post, paralelos en fase, etc. ¿Qué sucedería? Pues nada. Que el campo eléctrico vendría descrito por una suma de las funciones que describen a cada uno de los dibujos, y lo mismo sucedería con el campo magnético.

Recordemos que es el campo eléctrico: la fuerza por unidad de carga que actuaría sobre una carga de prueba situada en el punto de medida, en caso de que esta exista. Es decir, en el caso que estamos tratando, eso equivale a decirle a una carga: si te pilla una de las "ondas" actuará sobre ti una fuerza oscilante. Si te pilla la otra también. Si no te pilla ninguna no haces nada.

Saludos!

[nachofrades]

Re: Fotones Divergentes?

Muchísimas gracias por tu tiempo y tu super-ilustrado post

Yo solo he representado el campo magnético, no el eléctrico por no embarullar el dibujo, nada más... que como dices es perpendicular.

Perdona mi ignorancia pero las conclusiones que saco es que las ondas se sumarían, ¿Y formarían una del doble de amplitud? (paralelas, en fase, polarizadas)

Si no percibes una onda a través de una medida no existe?

Ya se adelantó Einstein a tipos como yo y dijo aquello de "Si no puedes explicarselo a tu abuela es que no lo entiendes" y yo soy la abuela... JAJAJA

(No quiero decir que no lo entiendas , todo lo contrario, que lo entiendes demasiado bien...)

En cualquier caso te reitero mi agradecimiento por tu respuesta tan sumamente trabajada, aunque creo que tiene un error, dices que en la primera ilustración se propaga en Z, no es en X?

De todas formas no me ha quedado clara una cosa y perdona mi ignorancia, los campos magnéticos generados por una onda electromagnética no causan "fuerzas" en absoluto?

Gracias.

Nacho.

[arivasm]

Re: Fotones Divergentes?

las conclusiones que saco es que las ondas se sumarían, ¿Y formarían una del doble de amplitud? (paralelas, en fase, polarizadas)

Si se propagan "una encima de otra" ciertamente.

dices que en la primera ilustración se propaga en Z, no es en X?

Ciertamente. Una prueba más de mi mala vista!. Voy a corregirlo, para que quede mejor.

PD: Está bien eso de la abuela...

[nachofrades]

Re: Fotones Divergentes?

Entonces la repulsión magnética no se aplica a ondas por lo que veo... es curioso... sin embargo si las haces "girar" por una bobina si...

He ultra-aligerado el gráfico para que se entienda mejor lo que quería decir, representa dos crestas magnéticas por ejemplo "positivas" que no se repelen... (El campo eléctrico no está representado...)

P.D. Einstein era un Genio doble, en Física y haciendo citas... mírate esto:

http://www.proverbia.net/citasautor.asp?autor=327

[arivasm]

Re: Fotones Divergentes?

Entonces la repulsión magnética no se aplica a ondas por lo que veo... es curioso... sin embargo si las haces "girar" por una bobina si...

No entiendo a qué te refieres.

[guibix]

Re: Fotones Divergentes?

Entonces la repulsión magnética no se aplica a ondas por lo que veo... es curioso... sin embargo si las haces "girar" por una bobina si...

He ultra-aligerado el gráfico para que se entienda mejor lo que quería decir, representa dos crestas magnéticas por ejemplo "positivas" que no se repelen

Después de leer los posts creo que tu confusión está en la definición de campo y carga.

Una cosa es una partícula cargada (electrón, protón) que "crea" un campo a su alrededor y afecta y es afectada por otras partículas con carga.

Otra cosa es el fotón (que NO tiene carga) y se considera que es una perturbación del campo, pero no una partícula "creadora" de campo.

Siguiendo el ejemplo de arivasm, imagina que las partículas cargadas son botes en el agua, si están quietos producen un abombamiento en el agua (p.Ej las cargas positivas provocan un abombamiento convexo y las negativa cóncavo). Pero lo importante es que los botes se afectarán entre sí debido a los abombamientos. Y si los botes se mueven provocarán ondas que también afectarán a sus movimientos, pero las ondas no se afectan entre sí sólo se cruzan o van juntas.

Si se quiere mirar los fotones como dos partículas individuales, paralelas y en fase, entonces, según el principio de indeterminación, un fotón localizado en una región muy pequeña y muy determinada, tiene una gran indeterminación de su momento, es decir: sabemos de forma muy indeterminada que longitud de onda tiene, lo que complica su función de onda que ya no es un simple seno o coseno. Eso no tiene que ver directamente con tu pregunta, pero visto des del principio de indeterminación, se puede contemplar al fotón partícula como un "paquete" concentrado de ondas y así se puede ver que no interactúan entre ellos al colisionar, solo crean un paquete mayor si suman fases y menor si se restan. Los "botes" son los que notarán las diferencias entre los posibles casos.

Saludos.

[nachofrades]

Re: Fotones Divergentes?

No entiendo a qué te refieres.

Hola arivasm, me refería a que si una corriente eléctrica pasa por una bobina crea un electro-imán, pero el ejemplo de los botes en el agua, que es bueno, me dice que estoy confundiendo dos cosas distintas y os estoy haciendo un lio...

El problema es que mi definición de "onda" era demasiado infantil, nada más, pero no cae en saco roto, he aprendido bastante en este hilo gracias a los dos...

Muchísimas gracias por aclararmelo, ya tengo una duda menos...

Gracias, de verdad.

Nacho.