¿Puede introducirse el momento electromagnético en el nivel preuniversitario como en el caso de la energía electromagnética?

Question

La energía electromagnética se introduce en el nivel preuniversitario, comenzando por la energía eléctrica estática, seguida de la energía magnética estática. Pero la introducción del momento electromagnético suele tener que esperar hasta la universidad, normalmente después de que se haya derivado el teorema de Poynting a partir de las ecuaciones de Maxwell.

¿Hay alguna manera de introducir el momento electromagnético al mismo tiempo que la energía electromagnética, o hay que esperar siempre hasta después de introducir las ecuaciones de Maxwell?

Answer 1

Einstein desarrolló un sencillo experimento para demostrar que la radiación electromagnética debe llevar impulso:

Suponga que tiene un cohete flotando en el espacio. Se emite un fotón desde un extremo y se absorbe en el otro. Esto reduce la masa en el extremo emisor en $h\nu/c^2$ y aumenta la masa en el otro extremo en la misma cantidad, por lo que el centro de masa del cohete se mueve. Sin embargo, el centro de masa no puede moverse a menos que se aplique una fuerza, por lo que debe haber habido una fuerza ejercida sobre el cohete cuando el fotón fue emitido y de nuevo cuando fue absorbido. Por lo tanto, el fotón debe tener un momento.

Si no recuerdo mal, es posible calcular el impulso y se termina con $E^2 = p^2c^2$ es decir, sólo la expresión relativista habitual para la energía con $m_0$ se pone a cero.