Detectar un rayo de luz sin perturbarlo

Question

Si tengo un rayo de luz atrapado entre dos superficies muy reflectantes de manera que el rayo de luz no se disipe, ¿cómo puedo saber exactamente que HAY un rayo de luz allí, sin perturbarlo? Hasta donde entiendo, para que yo realmente observe el rayo de luz con mis ojos significa que el rayo de luz sale de este bucle hacia mis ojos, escapando del bucle. Una forma fácil de probarlo supongo es meter mi mano y ver si se ilumina, pero esto disipa el rayo, ¿verdad? Cuando retire mi mano, el rayo ya no debería estar allí (hasta donde entiendo). ¿Hay alguna prueba que pueda realizar para detectar este rayo sin perturbarlo? Estaba pensando que ya que es un campo eléctrico y magnético oscilante, tal vez debería haber una prueba ¿no?

Answer 1

Puedes medir la fuerza entre los dos espejos. Sin luz, la fuerza debería ser cero, con luz habrá una pequeña fuerza empujando los dos espejos hacia afuera. PhotonicBoom tiene razón, la luz ejerce presión de radiación sobre los espejos. Aquí está actuando un principio general: los sistemas físicos ejercen fuerzas que les permiten disminuir su energía total. La luz atrapada entre los dos espejos tiene una cierta cantidad de energía. Ejerce una fuerza $F_{radiación}$ en ambos espejos. Si permitimos que los dos espejos se separen por una pequeña distancia $ds$, esa fuerza produce una pequeña cantidad de trabajo $dW=F_{radiación}ds$ y la energía de la luz entre los espejos tiene que disminuir por esa cantidad debido a la conservación de energía. En otras palabras, la luz actúa de manera muy parecida a como lo haría un gas en un cilindro. En el caso de un gas, las moléculas de gas se volverían más lentas y más frías. La luz no puede volverse más lenta, pero puede "enfriarse" cambiando su frecuencia a una más baja y puede disminuir en densidad de energía. Así que mientras alejamos los espejos, la luz se desplazaría ligeramente hacia el rojo. Si, por otro lado, empujáramos los espejos juntos, ganaría en densidad de energía y se desplazaría hacia el azul.