¿Existe algún efecto de las ondas electromagnéticas sobre las ondas mecánicas (y viceversa)?

Question

¿Afectan las ondas electromagnéticas como la luz y las ondas gravitacionales (debidas a la luna, por ejemplo) a las ondas mecánicas como el sonido?

¿Puede el sonido cambiar la trayectoria de la luz?

Answer 1

Cualquier fenómeno físico es potencialmente capaz de causar algún cambio a cualquier otro fenómeno, de forma más o menos directa. Si no fuera así, el mundo físico podría dividirse en ámbitos completamente independientes; no existiría el mundo único que llamamos Naturaleza.

Sin embargo, en la práctica, muchas, si no la mayoría, de las interacciones realmente existentes entre los sistemas pueden ser ignoradas, o simplemente tratadas como perturbaciones en modelos que tienen en cuenta sólo las más importantes. Esto se debe a que las interacciones se producen en una amplia gama de órdenes de magnitud. Por ejemplo, no se suelen incluir las interacciones electromagnéticas entre la Luna y la Tierra a la hora de modelar sus respectivos movimientos, aunque ciertamente desempeñan algún papel en la interacción real de los dos cuerpos (ambos tienen un campo magnético). Si no se ignoran los efectos insignificantes, incluso la iluminación urbana nocturna juega un papel al enviar fotones a la Luna, alejándola de la Tierra.

Como nota al margen, el hecho de que algunas interacciones sean mucho menos intensas que otras es muy útil: nos permite utilizarlas como dispositivos de medición. Como se muestra en otra respuesta, podemos utilizar la fotografía de Schlieren como una forma directa de mostrar la densidad del aire porque, efectivamente, la trayectoria de la luz se ve alterada por las ondas de compresión, pero sólo marginalmente. Si la dependencia de las ondas electromagnéticas de la densidad del aire fuera más intensa, sería más complicado decorrelacionar ambos efectos.

Answer 2

Puedo responder a la mitad de tu pregunta en el sentido de que un sonido puede cambiar la trayectoria de la luz.

Un cambio en la densidad del aire produce un cambio en el índice de refracción del aire y así un Fotografía de Schlieren puede hacer esto visible.

Aquí hay una Vídeo de YouTube para mostrar una onda sonora producida por las palmas.

Answer 3

Sí, las ondas sonoras en un gas, un líquido o un sólido pueden afectar a la luz que lo atraviesa, ya que el movimiento de los átomos debido a las ondas sonoras cambia el espaciado atómico, y esto modifica ligeramente el índice de refracción. Por lo tanto, la luz se difractaría y una parte de la luz experimentaría un desplazamiento de frecuencia hacia arriba y otro hacia abajo por la frecuencia de las ondas sonoras.

La otra posibilidad es que las ondas electromagnéticas creen directamente ondas sonoras. En este caso, el efecto es mucho menor: cuando una radiación como la luz incide sobre una superficie, ejerce una presión conocida como "presión de radiación", aunque, de nuevo, se trata de un efecto muy pequeño.

Sin embargo, en principio, si un láser de alta potencia de haz ancho funcionara en un modo pulsado repetitivo (con un nivel de potencia lo suficientemente bajo como para no ionizar o causar transiciones de fase como la fusión, etc.), el láser provocaría una vibración mecánica pulsada en la superficie debido a la presión de radiación cambiante, generando así ondas sonoras.