Sabemos que cuando damos corriente alterna a través de un cable, se genera una onda electromagnética que se propaga hacia el exterior.
Pero si tenemos un suministro que puede generar de 610 a 670 terahercios de suministro de corriente alterna, ¿el cable genera luz azul?
Sería difícil generar una corriente de este tipo y aún más difícil conseguir que produzca alguna luz azul, aunque es teóricamente posible.
El principal problema es que probablemente esté pensando en un cable metálico. Los metales absorben la luz visible, reflejándola y convirtiéndola en vibraciones de red. Esto se debe a que la longitud de onda de la luz visible es de apenas unos miles de átomos, por lo que se encuentra en un "punto dulce" para excitar los cristales sólidos. De hecho, la tendencia de los objetos sólidos a absorber, reflejar e interactuar con la luz visible es la razón por la que ésta es "visible".
En una onda de radio normal, tu cable metálico tendrá que ser del orden de una longitud de onda de la onda de radio que quieres producir. Esto suele ser del orden de metros. Los automóviles del siglo XX tenían cables metálicos que salían de ellos, de aproximadamente 1 metro de largo, llamados "antenas", para captar esas ondas.
Pero en el caso de la luz azul, la longitud de onda es sólo de unos 5 x $10^{-7}$ metros por lo que cualquier antena útil sería muy pequeña porque una "onda de densidad de electrones" en su cable estaría "dando la vuelta" antes de llegar muy lejos.
El espectro electromagnético se divide no tanto por la "longitud de onda y la frecuencia" como por la forma en que cualquier parte del espectro interactúa con la materia. Así, las ondas de radio interactúan a través de las corrientes de electrones en largos cables metálicos. Pero la luz visible interactúa más con las vibraciones de la red y las transiciones atómicas no ionizantes. Así, la emisión del tipo "corriente en un cable" funciona en frecuencia hasta una cosa llamada "la brecha de terahercios" https://en.wikipedia.org/wiki/Terahertz_gap . Por encima de esta frecuencia suelen ser necesarias otras técnicas de emisión. La luz azul tiene una frecuencia de unos tres órdenes de magnitud superior a la de los terahercios.
Para la radio normal es eficiente tener un cable que sea Lambda/2 pero no necesario ; "cualquier cable viejo" emitirá algo de radiación en RF. Así que no es a primera vista imposible que cualquier cable viejo brille débilmente en azul a la frecuencia adecuada.
@PeterA.Schneider Creo que tu comentario da exactamente en el punto principal de esta pregunta que las otras respuestas no están abordando realmente.
@PeterA.Schneider Tampoco es a primera vista imposible que puedas hacer un túnel cuántico hasta el lado opuesto de la Tierra. En la práctica, es efectivamente imposible. Los electrones con energía suficiente para conducir una onda de 600THz son inmediatamente absorbidos por los metales conductores. Tampoco conocemos ningún medio para generar una señal eléctrica controlada (es decir, electrones en movimiento) a esa frecuencia, por lo que, aunque se tuviera una nanoantena radiante idealizada, seguiríamos sin poder suministrarle una tensión de conducción.
Una tensión alterna a esa frecuencia es luz. No hay que "generar" nada: la fuente de alimentación es sólo una fuente de luz.
Y si tienes un cable, es decir, un conductor hecho de metal, entonces la luz no se propagará dentro de él a profundidades mayores que la profundidad de la piel para ese material en esa frecuencia concreta, que suele ser minúscula.
No me parece mal, pero un cambio periódico en el campo electromagnético y una fluctuación periódica en la densidad y el momento de los electrones son, para mí, conceptos distintos. Por supuesto, tienes razón porque los dos se hibridan como una excitación colectiva, pero eso hace que sea un poco difícil de entender a nivel de secundaria.
@PaulYoung Es difícil de justificar cuando a los principiantes se les enseña (incorrectamente) que "corriente eléctrica" es lo mismo que "electrones en movimiento". Pero en cualquier caso, no hay ninguna ley de la física que diga "¡las leyes de la física deben ser fáciles de justificar!"
Secundo lo dicho por Emilio Pisanty: la fuente de alimentación que estás imaginando es una fuente de luz. Ahora la pregunta que queda es: ¿puede propagar esta luz a través de un cable, al igual que lo haría con un una señal eléctrica normal de baja frecuencia?
Para obtener una pista de la respuesta, fíjate en cómo se utilizan los cables para transportar señales de alta frecuencia, en la gama de muchos MHz hasta la de varios GHz. A un solo cable no funciona, porque tiene tendencia a irradiar toda la potencia que se le suministre al aire en forma de ondas electromagnéticas libres. El truco es utilizar dos cables que transportan corrientes opuestas. Se puede pensar en ellos como si uno fuera la señal y el otro el cable de retorno, pero sus papeles podrían ser simétricos. Si los mantienes lo suficientemente cerca, la mayor parte del campo electromagnético estará confinado entre ellos, y podrá poder transmitir la energía sin demasiadas pérdidas. Puede reducir aún más reducir las pérdidas mediante retorciendo los cables entre sí . En las frecuencias más altas frecuencias más altas, los mejores resultados se obtienen poniendo un cable dentro del otro que, con forma de tubo, funciona como un escudo. Esto se llama a cable coaxial y algunos de ellos son buenos hasta decenas de GHz.
Lo que no es tan intuitivo es que, mientras los cables metálicos llevan la corriente, la potencia real la lleva el campo electromagnético que se propaga entre los cables. Así que el papel principal de los cables de metal es, pues, la de guía las ondas electromagnéticas y, por ello, el cables de alta frecuencia se consideran guías de ondas .
¿Podría adaptar esta técnica de guía de ondas a la propagación de la luz? La respuesta es sí, algunas personas han construido efectivamente nano cables coaxiales cables para este mismo fin.
@HenningMakholm: Efectivamente, pero suele ser de material no conductor. El nano-coaxial que enlacé es entonces un mejor análogo a los típicos cables metálicos que el OP parece tener en mente.
Este es un documento interesante, tendría curiosidad por saber cómo se acoplan dentro y fuera de ese nano-coaxial. Aunque puede utilizar componentes conductores en su construcción, no puedo evitar pensar que efectivamente actúa de forma muy parecida a una fibra óptica normal. No creo que tengamos ningún medio para excitar una señal eléctrica a ~600THz en un cable de este tipo. Aparte de iluminar con un láser azul y acoplarlo con técnicas ópticas, ¿cómo se podría introducir energía en ese cable nano-coaxial?
Tenemos una fuente de alimentación que puede generar oscilaciones de corriente a frecuencias ópticas: la luz. No se transmitirá a ninguna distancia a lo largo de un cable, pero si la "fuente de corriente" y la antena son el mismo objeto, tenemos lo que se llama una antena óptica, y el estudio de éstas es un campo de investigación activo. No sé si alguna de ellas tiene una eficacia significativa en las frecuencias de la luz azul, pero sí funcionan en la verde, que no está muy lejos. Véase, por ejemplo, este artículo de revisión .
Incluso a decenas de gigahercios, no se lleva la corriente "dentro" de un conductor, sino que se lleva a lo largo del exterior (busque en Google "efecto piel").
Hay líneas de transmisión para RF de alta frecuencia que básicamente lanzan una onda de RF a lo largo de un solo cable desnudo, y la atrapan en el otro extremo - piense en un coaxial sin el blindaje exterior. Si tomamos esta analogía y la llevamos al absurdo y más allá, entonces si tomamos un realmente bien pulido cable, y con mucho cuidado lanzar luz azul a lo largo de su longitud, entonces, mientras el cable no se doble demasiado bruscamente, la luz -o una parte de ella- se refractará y se "pegará*" al cable.
Creo que se podría conseguir un montaje en un laboratorio en el que la gente mirara el extremo azul de un cable de cobre o de oro cuidadosamente mantenido y dijera "¡oh!". Dudo que haya mucho potencial de uso práctico en este caso.
* Lenguaje impreciso utilizado a propósito -- Tendría que hacer un lote ¡de trabajo para hacer las cuentas en este caso!
"Lenguaje impreciso utilizado a propósito" - efectivamente ... Estoy esperando a que alguien diga "permitividad dependiente de la frecuencia", "ecuaciones de Maxwell", "condiciones de contorno en la interfaz" y "efectos cuánticos" ... la pregunta del OP parece estar en la cara del carbón donde los ingenieros eléctricos se encuentran con los físicos y no pueden hablar entre sí
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Usted podría brillar la luz (que es el suministro) en el cable, y el cable refleja esta luz (técnicamente emite). Esto no lo digo en broma, sino señalando que tienes que acoplar la señal en tu antena, y sabemos que no puedes usar cables para eso. Por lo tanto, usted tendría que coupöe probablemente ópticamente.