Viaje Ondular

[Guest]

Compruebo, como el corte del pasado Diciembre, ha también coartado las intenciones de los foreros a continuar este hilo.

No lo hago tampoco yo, por cuanto estoy aguardando resultados varios de otros hilos, para añadirlos, o corregir los datos aquí citados y carentes de opiniones adversas.

Una de ellas es la captación de fotones por los receptores de TV. Está pendiente la resolución de si es uno para todos o, todos para uno. Y no me refiero a Los Tres Mosqueteros.

Si de una vez esta duda, que no debe serlo para los entendidos, se me borra de la mente, trasladaré el resultado al tan manido "Experimento de la doble rendija".

Habrá una pequeña diferencia: Las rendijas, casi juntas y pequeñas potencias energéticas. Los receptores TV a distancias kilométricas y elevadas potencias a tenor del alcance pretendido.

Saludos del Abuelo.

[Guest]

Mi última pregunta, no respuesta aún, lleva implícita la paradoja de la onda que activa a los receptores de TV, mediante un fotón que no se halla en A (uno de tantos televisores) ni en B (otro) ni en C, ni……..en N (tantos como se conecten en un mismo instante.).

¡ Se halla en todos.!. Y en este caso hay cantidad de observadores que no colapsan la función de onda, como el del observador de las rendijas. Si es el mismo fotón, efectivamente tiene el don de la ubicuidad. Si son muchos, me da pié a seguir con el simil de los borregos.

A excepción que alguien indique la no correspondencia entre uno y otro experimentos, continuaré suponiendo que esta onda esférica, (frente de borregos salidos radialmente del redil, en un plano, para simplificar la cuestión), contenía 10^16 por cada cm^2 y cada 10^-19 segundos, en que les seguirían otros frentes a la zaga.

A los mil kilómetros del redil, los borregos, a su salida comprimidos, ya se habrían liberado de tal presión para ser compañeros justo tangenciales. Más lejos, permitirían espacios vacíos. El televisor que se encontrara en tal punto, no recibiría señal alguna.(Otros señal débil por recibir aleatoriamente alguno desviado).

Por ello, sería necesario, que la salida del redil, hubiera sido más numerosa, lo que comportaría mayor presión de apelotonamiento. (Más potencia de la emisora).

Tal teoría, parece también confirmada por la consecución de los fotones aglutinados con la lupa del boy-scoute relatado en la Magia Desvelada, para inflamar la yesca.

Si no hay objeciones, seguiré.

Saludos del Abuelo.

[Guest]

No es que me encuentre plenamente satisfecho de mis deducciones, pero a falta de mejor asesoramiento, aplicaré lo expuesto como datos válidos para comprobar como los Astrónomos indagan los detalles de los objetos celestes.

Tomando al Sol como base de estrella media (Abundan las mayores, pero tampoco van a la zaga las menores), le supongo una emisión de fotones desde su semiesfera.
Semi, porque es la observable. Los fotones irradiados, al llegar a cierta distancia, dejarán de ser continuos en la onda, tal como dije siendo sólo compañeros de viaje cada vez más separados.

Superficie esférica Solar: 4/3 pí (1,392*10^11)^2 cm^2
Electrones /cm^2 : 10^16
Emisión fotones por segundo : 10^14

Aplico los antedichos datos para lograr un resultado de :

4,0583*10^52 fotones emitidos por segundo.

Al llegar las ondas a una distancia D , éstas abarcarán una superficie 4/3 pí D^2.

Igualando la mitad de los fotones emitidos, con la recepción probable de uno solo, en una superficie de (0,1 mm)^2 (considerándolo como pixel mínimo ), sabremos la distancia recorrida.

D= 6,96*10^20 Km. o bien, 7 357 años luz

Si una estrella de semejante tamaño se hallara a mayor distancia, con la sola observación de un segundo, probablemente, no la veríamos, o sería borrosa. Deberíamos prolongar el tiempo de exposición.

Lograríamos con ello, que nuevas oleadas de fotones viajeros en las ondas consecutivas, cumplieran con la probabilidad de acceder a este pixel.

Para ver una estrella así en el confín del Universo observable, (14 mil millones años luz), la exposición debería realizarse en 555 horas.

Queda clara su imposibilidad, no solo por las seguras interferencias, sino por los movimientos de rotación y traslación de la Tierra. No valdrían los automatismos del telescopio. Debería realizarse por etapas en varios dias, dificultando la precisión de observar desde el mismo ángulo.

Veremos que sucede con las GALAXIAS LEJANAS.

Saludos del Abuelo.

[Guest]

Si quisieramos divisar una Galaxia tipo Vía Láctea, situada en el confín de lo observable, recibiríamos una intensidad de luz proporcionalmente disminuida, a la densidad de estrellas que la forman.

La luz emitida, correspondería a la citada del Sol multiplicada por 200.000 veces, o sea 8,166 *10^57 fotones.

Pero la superficie ocupada sería la de 10^20 años luz. Ello haría que la intensidad correspondiera a solo 8,166* 10^37.

Si del Sol recibimos 4,0583*10^52 fotones por segundo que se convierten en 1,5 erg/cm^2 a la distancia de 8 minutos luz,

A la distancia de 1,4*10^10 años luz los recibidos que son 2*10^-15 veces, serían

3*10^-15 erg/cm^2 en un segundo.

O sea que, no deslumbra precisamente. Sin embargo, a estas distancias hay objetos que destacan en dimensiones y luminosidad.:

Los Quasars . Grupos de Galaxias que se precipitan girando alrededor de un Atractor, que bien puede considerarse como Agujero Negro de descomunal masa.

Todos los objetos celestes, emitiendo luz a semejanza de lo calculado, podrán divisarse con los telescopios satelizados, otorgándoles el tiempo necesario de exposición.

Si ello es así, coincidirá con lo enunciado de que las ondas albergan un sinnúmero de fotones, no uno sólo.

Hay bastantes foreros que pueden confirmar lo expuesto en generalidad. Yo ignoro como realizan ellos los cálculos, pero si ven en la manera de enfocar esta cuestión flagrante error, ruego lo digan, para no multiplicarlo con mis sucesivos discursos.
Saludos del Abuelo.

[alshain]

No he seguido este tema, pero ahora que pones los datos así de forma concisa y clara, salta a mi vista un error. El número de fotones emitidos por el sol en un segundo no está bien. No sé cómo llegas a ese valor, pero la forma de proceder para hacer una estimación en órdenes de magnitud es la siguiente:

El sol emite 3.8 10^26 Wattios. Considerando una temperatura de 5700 K y aplicando la ley de Wien, la longitud de onda de máxima intensidad es:

L = 0.3 / 5700 = 5.26 10^-5 cm

Para simplificar, considera que esa longitud de onda contribuye 100% a la luminosidad (en realidad lo que hay es una distribución más o menos de cuerpo negro). La energía de un fotón de tal longitud de onda es:

E = h c / L = 1.6 10^-18 J

La cantidad de fotones emitida por segundo es, por tanto:

N = 3.8 10^26 W / 1.6 10^-18 J = 2.3 10^44 s^-1

[Guest]

Perdona alshain, mi demora en seguir el tema. He dado vueltas aplicando los valores que indicas y al no salirme los resultados igual que a tí, ya sabes por mi pánico al ridículo, no me atrevía a contestar.

Me he rendido al fin , y sea lo que Dios quiera.

Me atasqué ante la ecuación :

E= hc/L = 1,6 10^-18 J a mí me sale 3,5646 10^-19 J

Claro luego al aplicar la consiguiente lo que me resulta es:

N= 1,066 10^45 fotones por segundo

Si este es el resultado y me lo confirmas, seguiré con tus datos que me merecen más confianza que los míos.

Yo procedí, dando un circunloquio, motivado por las dudas con los valores que hallo en baremos, a los cuales no atino a concretar su verdadera aplicación.

Yo parto de 1,5 erg./cm^2 s^-1 de la energía llegada a la Tierra. Lo dí por bueno, a falta de que durante el pasado año, nadie dijo lo contrario cuando lo requerí.

Debería corresponderse a los 3,8 10^26 W en el Sol, pero mis dudas son:

¿Se refiere a la emisión de la superficie esférica total? ¿O, a la sección normal? ¿O, a 1/2 de la superficie esférica ?.

Y sea cualquiera de ellos, yo deduje que la energía llegada a la Tierra, era 45 309 veces inferior, a la emitida por el Sol, debido al recorrido de la onda de 8 minutos luz.(Poco más o menos).

Este valor, es muy probable pues, que difiera bastante de la realidad pero asimismo, tampoco obtuve objeción. Supuse que para lo que era menester, (no preciso exactitudes, por cuanto no calcularán los foreros que nos lean, las trayectorias ni energías de misiles, en base a la oferta de mis datos), me lo admitían sin más.

Aparte de esto, el valor que dí a la longitud de onda 5 10^-5 cm, también difiere algo de lo admitido por tí 5,26 10^-5 cm.

Total que al obtener el valor de la superficie esférica solar dividida por dos, que es la de la cara visible y multiplicarla por el valor la energía 1,5 erg/cm^2 y por 45 309, dividiéndolo todo por la energía de un fotón de la longitud citada, he comprobado que me resulta :

la cantidad de fotones salidos de la hemiesfera = 6,93867* 10^48

que como comprobarás tampoco acerté en esto, ya que para ir más rápido directamente le apliqué los 10^30 fotones teóricos del cm^2.

En resumen, lo dicho, si me confirmas tus valores, hazme ver porqué a mí no me han resulatado la misma cantidad, aunque sea de pequeña variación.

Agradecido por permitir que te robe tu tiempo, saludos del Abuelo.

[alshain]

Me atasqué ante la ecuación :

E= hc/L = 1,6 10^-18 J a mí me sale 3,5646 10^-19 J

Claro luego al aplicar la consiguiente lo que me resulta es:

N= 1,066 10^45 fotones por segundo

Lo siento, ha sido un despiste mío. Tu resultado es correcto. El resto del post no acabo de entenderlo porque no sé qué quieres calcular. Tengo la impresión que quieres calcular la cantidad de fotones que llegan a la tierra. En tal caso, la forma de proceder es la siguiente.

Conocida la luminosidad del sol L = 3.8 10^26 W, aplicas la fórmula que te proporciona el flujo electromagnético a una distancia R de una unidad astronómica (1.5 10^11 m):

f = L / 4 pi R²

f = 3.8 10^26 W / 4 pi (1.5 10^11 m)² = 1340 W / m²

Este valor se conoce con el nombre de constante solar.

Como la longitud de onda de los fotones no ha cambiado en el trayecto hasta la superficie de la tierra, tienes que:

Nt = (1340 W / m²) / (3,56 10^-19 J) = 3.76 10^21 (1 / s m²)

Si no me he equivocado calculando, esto es una estimación de la cantidad de fotones que impacta contra la tierra por segundo y metro cuadrado de superficie. Como vés, para este resultado no te hace falta considerar una semiesfera y tampoco el tiempo que tarda la luz en llegar.

Si quieres calcular la cantidad total de fotones que impacta contra la tierra por segundo, entonces has de calcular primero el area efectiva que la tierra muestra hacia el sol y luego multiplicar por ese valor.

[Alex]

Hola Carlos, vaya lío de cifras!... . A ver si mas o menos ordenamos los cálculos.

Creo que se debe partir de la denominada "constante solar", que podemos definir como la cantidad total de energía solar que atraviesa una superficie de 1 cm2, perpendicular a los rayos incidentes, en 1 minuto, estando situada (esta superficie) a la distancia media entre la tierra y el Sol.

De acuerdo con una gran cantidad de mediciones, (realizadas en la Tierra y en las zonas altas de la atmosfera) esta constante se concoe con mucha exactitud (precisión de hasta un 1%) y es:

Q=1,95 cal/(cm2 x minuto) = 1,36x10^6 erg/(cm2.s)= 1360 W/m2

A partir de este dato conocido por mediciones, y multiplicando por el area de la esfera con radio 1 u.a. tendremos la cantidad total de energía irradiada por el Sol en todas las direcciones en una unidad de tiempo. Esta multiplicación nos viene a dar 3,8x10^26 J/s. (que creo es la que toma alshain). Y si dividimos por la superficie del sol en m2, obtenemos que la superficie solar emite 6,28x10^7 W./m2 en todas direcciones.

Creo que alshin, sigue haciendo los cálculos de forma correcta, aunque creo que lo que puede despistar es que redondea a 0,3, la constante de Wien que seguramente estemos mas acostumbrdos a verla como 2,898 x10^-3 m.K, pero aclarado esto (que a lo mejor ni hacía falta), el desarrollo de alshain creo que es correcto. Vamos que yo ni me planteo que haya metido la pata!

Podría ayudar algo, el ver como se mide esta constante solar, ya que el proceso es bastante complicado, pero lo bueno es que la mente del hombre parece no tiene límites!

Utilizan dos tipos de aparatos: los pirheliometros, con el que miden en unidades energéticas absolutas la cantidad total de energia solar que incide en un tiempo determinado en una cierta superficie conocida. Pero esta medida no da exactamente el valor de la constante solar ya que parte de la radiación es absorbida por la atmosfera. Para medir esta absorcion, se realizan mediciones de la distribución de la energía en el espectro del Sol, con el otro aparato que se llama espectrobolometro, y que tiene igual sensibilidad a los rayos de distinta longitud de onda. Estas mediciones las realizan para distintos valores de la distancia cenital del Sol, cuando sus rayos atraviesan distintos espesores de la capa de aire, y se establece una dependencia entre la Intensidad de la radiación y la masa de aire para cada longitud de onda. (la masa de aire, que parece algo indeterminado, no lo es ni mucho menos. Como masa de aire, se conoce la relacion entre los espesores ópticos de la capa de aire en la dirección dada en el momento de la medición al sol y la del cenit.)

Entonces por diversos razonamientos geometricos, se ve que para las capas planoparalelas de la atmosfera, la masa de aire es proporcional a la secante de la distancia cenital y si esto se refleja en un grafico podriamos determinar la intensidad que tendria la radiación solar, si la masa de aire fuera cero, que es la radiacion que nos interesa medir

Para ser totalmente escrupulosos, todavía se hacen una pequeñas correcciones, para la energía que es totalmente abosrbida por la atmosfera,(y que por supuesto no puede ser recogida por los apartatos terrestres), como son los rayos ultravioleta y los infrarrojos y que se miden ya por satelites o aerostatos.

Y actualmente... ya que miden estas correcciones, se aprovecha para que midan directamente el valor de la constante solar sin tantas complicaciones pero te lo pongo asi, para que quede constancia de que las mediciones realizadas cuando no habia estos aerostatos y las que se hacen actualmente, no presentan variaciones o son despreciables, y corrobora que la variación de la constante solar es minima y en ningún caso llegan al 1% . La cantidad de energia que irradia al Sol esta pero que muy bien controlada y además con una exactitud sorprendente.

[Guest]

Henchido de satisfacción, agradezco vuestro detallada exposición, alshain y Alex. Me ha aligerado de un montón de dudas, cuya respuesta barruntaba.

Os diré, que estoy convencido que estas aclaraciones harán un gran bien a los estudiantes actuales, que a mi modo de ver al iniciar carrera, no disponen de muchos más conocimientos, que aquellos de los años cincuenta del siglo pasado, al terminarla.

Hago constar que aparte de un ejercicio sano mental al que me someto para no anquilosarme, no abandono la esperanza de que, en un momento dado, vaya a obtener por vuestras manifestaciones, mi tan deseada respuesta de la Amplitud de Onda.

En el hilo paralelo "Dije DIGO?, pues digo DIEGO", propongo como valor de la amplitud de onda:

A = L/pí f

Parece que una vez expuesta, viene a ser una perogrullada, dado que veo con tal expresión, que es más fácil tratar directamente para todo cálculo con la frecuencia, abandonando la de tal formulita, que viene a decirnos lo mismo.

¡ Pero nadie me lo dijo, ni lo leí en parte alguna!. Y sin embargo, ayuda a reafirmar las intuiciones que como podeis ver, voy exponiendo en mis mensajes.

Rehaciendo los cálculos con el verdadero valor de la cantidad energía llegada a un pixel de una placa en telescopio Terrestre, podré seguir evaluando lo que obtienen los Astrónomos.

Siguiendo la misma táctica, de no obtener objeciones, sostendré, que las ondas lumínicas enviadas por los objetos cósmicos, contienen tal número de fotones gemelos univitelinos, que permiten captarlos según lo calculado.

Enlazará con mi pregunta, sin respuesta aún:

- ¿Reciben los aparatos de TV, en el mismo instante un mismo fotón, o, a sus gemelos?.

Es que me gustará continuar con las consecuencias.

Y no pongo en entredicho para nada a la cuántica ( me cuesta digerirla), solo resalto, que empiezo a entender otra de mis iniciales preguntas (hace un año).

-¿Cómo dar precisión a las definiciones: - Onda Electromagnética- Fotón - luz - Energía - Rayo - Cuanto ?.

Seguiré explicándome, con vuestra venia. Saludos del Abuelo.

[alshain]

carlos, creo que hay un problema conceptual con tu idea de la amplitud. En general las ondas que se propagan con una determinada velocidad suelen tener tres parámetros libres: la frecuencia, la amplitud y la fase. La fase no es de nuestro interés aquí, ya que estamos interesados básicamente en número de fotones y energías en ondas electromagnéticas.

La frecuencia proporciona una medida de la energía de la onda y entra en la expresión de la energía de un fotón (E ~ f). Así, se dice que la radiación ultravioleta es más energética que la radiación de radio, por ejemplo, ya que la frecuencia ultravioleta es mayor.

La amplitud proporciona una medida de la intensidad de la onda (I ~ A²), que es su energía por unidad de superficie y tiempo para una determinada frecuencia. Por ejemplo, puedes tener una onda ultravioleta incidiendo sobre una superficie con menor intensidad que una onda de radio. La intensidad o el flujo es una medida de la cantidad de fotones que están incidiendo, tal y como hemos calculado con las fórmulas previas.

Ambos parámetros, amplitud y frecuencia, son independientes. Para un solo fotón tiene sentido hablar de frecuencia al ser este parte de una onda electromagnética, pero tiene poco sentido hablar de amplitud, en el sentido que esta pueda ser relacionada de alguna forma con la intensidad o energía por unidad de superficie y tiempo. No veo por tanto sentido a intentar encontrar una relación entre ambos parámetros.

En realidad la idea de amplitud para el fotón sí tiene sentido, pero la interpretación es algo distinta, ya que cuando uno habla de amplitud de un fotón, entonces está en el ámbito cuántico y lo que tiene es una medida de la probabilidad de encontrar el fotón en una determinada región del espacio. En el caso de muchos fotones, esto se convierte en una medida de la densidad del número de fotones y a partir de esta interpretación la idea de intensidad como energía por unidad de superficie y tiempo cobra sentido.