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El momento de un fotón es igual a la constante de Planck sobre la longitud de onda

Una identidad común en Mecánica Cuántica es la relación entre el momento de un fotón y su longitud de onda:

$$p = \frac{h}{\lambda}$$

La identidad se discute aquí, por ejemplo:

https://en.wikipedia.org/wiki/Matter_wave

Aparentemente, ésta es la identidad reordenada por de Broglie para dar la longitud de onda de la naturaleza ondulatoria de una partícula. Pero, ¿de dónde viene esta identidad en primer lugar? He visto algunas formas bastante "rebuscadas" de deducirla utilizando $E=mc^2$ pero parece bastante extraño tener que basarse en la relatividad para obtener esta identidad. ¿O es exactamente lo que debemos hacer? Esta parece ser una identidad bastante fundamental en Mecánica Cuántica, así que me gustaría entender su justificación lo mejor posible. Me han dicho que el hecho de que la luz tenga momento es una idea presente también en la mecánica clásica y que se conocía mucho antes de que se descubriera la cuantización de la luz y los fotones.

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Ok, esto no es una respuesta directa a la pregunta, pero sólo una reacción a uno de los comentarios de OP. Mi comentario era demasiado largo para caber en un comentario, así que lo puse en una respuesta, lo siento por eso. S. rotos dijo que tenía un problema con una de las respuestas porque: "sí, hay ciertas cosas que son axiomas y no realmente derivadas por así decirlo, pero aún así debe haber algún tipo de intuición o justificación. No aparecen de la nada".

Pero creo que a veces (¿a menudo?) lo hacen.

En realidad, si seguimos el hilo histórico de este asunto, deberíamos recordar a Planck, que trabajaba para resolver la catástrofe de los rayos ultravioleta. Intentaba desesperadamente describir la radiación del cuerpo negro mediante la mecánica estadística. Por idea, ensayó la hipótesis de que las radiaciones se emitían en haces discretos de energía E=hf. Una idea que surgió (casi) directamente de la nada, como él mismo admitió (al menos, sin absolutamente ninguna físico justificación detrás). No le atribuía ningún significado físico y lo consideraba un mero truco matemático.

Einstein, reconociendo lo bien que el resultado de Planck describía los resultados experimentales, declaró más tarde que, en efecto, había un significado físico en todo esto. Lo interpretó como la afirmación de que la luz también podía comportarse como una partícula discreta con una energía determinada. Muchos consideran esta idea como el principio de la mecánica cuántica. Más tarde, De Broglie retomó esta idea y la reflejó: dijo que si una "onda" como la luz podía describirse como una "partícula", entonces una "partícula" como un electrón podía describirse como una "onda". Esta equivalencia se realiza a través de la famosa relación de la que hablamos, y que puede considerarse como una consecuencia natural de la relación E=hf, como se ha explicado en otra respuesta

Así que como ves, podemos decir bastante bien que la hipótesis "E=hf" hizo ¡salen de la nada ! Definitivamente no era una afirmación intuitiva: iba en contra de todas las intuiciones de la época. Sólo era una hipótesis que funcionaba tan bien que intentamos darle sentido... Y llegamos a la mecánica cuántica. Creo que es algo que hay que tomar primero como un truco matemático, confirmado después por hechos experimentales.

Intentar encontrar un principio intuitivo para algo que, en su esencia, es tan contraintuitivo como la QM es, en mi opinión, un intento desesperado. Todas esas "paradojas" y comportamientos insanos a escala cuántica tienen que venir de algo que está al menos un poco jodido, ¿no crees?

La idea de que la física debe ser intuitiva es algo con lo que en general no estoy de acuerdo. Si lo fuera, viviríamos en una Tierra plana, con un sol dando vueltas a nuestro alrededor. Eso es intuición :D

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