¿Qué les ocurre a los fotones con la distancia?

Question

Según este diagrama:

Según algunos artículos que he leído, el número de fotones emitidos por una fuente puntual es exactamente el mismo, y la razón por la que detectamos menos fotones a medida que nos alejamos de la fuente es porque los fotones se dispersan a lo largo de la distancia. Si eso es cierto, entonces ¿por qué hay una distancia específica que la luz puede recorrer en un medio como el agua del grifo (2 m) o el agua destilada (8 m) o el hielo bajo el polo sur (unos 100 m - 200 m)? ¿Es porque los fotones son absorbidos por ese medio? Y si yo tuviera una fuente puntual en el vacío "total" que emitiera unos 10.000 fotones. Si me alejara de esa fuente uno o dos kilómetros y rodeara toda la fuente con una esfera, ¿detectaría todos esos 10.000 fotones?

Answer 1

Como sugieres la caída de intensidad con la distancia en agua, hielo, etc es porque los fotones son absorbidos. Si hicieras el experimento que propones en el espacio sí que detectarías los 10.000 fotones.

Hay una pequeña complicación que debemos tener en cuenta. Si un haz de luz atraviesa un material, la luz puede dispersarse y absorberse. Así, por ejemplo, las nubes son blancas no porque absorban la luz, sino porque las gotas de agua de la nube reflejan la luz lateralmente y la dispersan. Si el agua, el hielo o lo que sea sólo dispersara la luz, seguiríamos detectando los 10.000 fotones, pero su dirección original habría cambiado.

Sin embargo, el agua absorbe fotones y los dispersa. El agua no absorbe mucha luz, por lo que la longitud del camino es bastante larga. Sin embargo, cualquier dieléctrico, incluso los aparentemente transparentes como el agua, absorben la luz en cierta medida debido a la interacción entre el campo eléctrico de la luz y los electrones del dieléctrico.