Digamos que tengo 100 partículas en el vacío que están repartidas de tal manera que su movimiento causado por un campo electromagnético variante en el tiempo no tiene efecto entre ellas. Es decir, las partículas no pueden intercambiar energía entre ellas. El campo electromagnético variable debe experimentarse en cuantos (una partícula fotónica). ¿Significa esto que se necesitan al menos 100 fotones de luz para excitar todas las partículas?
Respuestas
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Fernando Briano
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Dejemos claro de qué tipo de partículas estamos hablando. A nivel atómico y de partículas elementales la naturaleza cuántica de la luz es importante. En el nivel macroscópico no tiene sentido hablar de fotones porque la onda macroscópica está compuesta por billones de fotones.
Tomemos un gas hidrógeno en un tubo de vacío. Es neutro y no interactúa más que con las dispersiones aleatorias de las moléculas del gas.
Un solo fotón puede interactuar con el derrame del campo eléctrico de un átomo , perderá parte de su energía, y continuará golpeando otro átomo o incluso más mientras pueda encontrar uno y le quede suficiente energía al fotón final. Ahora hay que calcular la probabilidad de que esto ocurra dadas las condiciones de contorno de la densidad del gas, el volumen, etc.
La respuesta para los fotones individuales que inciden en 100 átomos/moléculas neutras es que menos de 100 podrían hacer el trabajo.
Patman
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180
Sí, debe ocurrir de inmediato.
Desde el punto de vista del campo EM, has creado una gran entidad, por lo que sólo puede reaccionar como una entidad.
Confundes la cuestión al suponer que la energía necesaria para llegar al siguiente nivel de energía para este objeto es 100 veces la de una partícula. La disposición podría ser cualquier cosa, y de hecho, los objetos más grandes suelen tener más pequeño pasos de energía para llegar al siguiente nivel. Por eso, cuando el objeto se excita, las partículas individuales no notan nada, del mismo modo que un pasajero de un avión no siente los efectos del aire que golpea la nave a 1.000 km/h.
Un solo fotón es absorbido por una sola "cosa" a la vez. El hecho de que esa cosa esté formada por 100 partículas o por un billón no supone ninguna diferencia. Un átomo absorbe un fotón, cambiando su nivel de energía, no un electrón. O se puede hacer que una molécula absorba un solo fotón.
Vicfred
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Cuando dices que las partículas no pueden interactuar, sí que harán falta al menos 100 fotones para excitar todas las partículas. Podrías hacer que una partícula absorbiera un fotón y luego irradiara un fotón de menor energía que fuera absorbido por otra partícula, pero eso lo has descartado al decir que no hay interacción.
