Fotón - Fonón

[Guest]

Mientras Alex, me preparas un nuevo intento para convencerme, ( duro como piedra), cosa que ardo en deseos, pues significará que al fín entiendo, veamos este fragmento tuyo:

"Como ves, en ningún caso el foton se transforma en un fonon. O se absorbe y se emite uno nuevo o se produce un choque elastico que provocara mas fonones puesto que el atomo modifica su nivel de oscilaciones y por tanto ls ondas generadas por la vibración seran distintas unas de otras (diferentes modos de vibración, que corresponderá con las diferentes energás el choque elastico) o por resonancia se emitirá un fotón (siempre que haya energía suficiente despues del choque comopara excitar a un electrón). "
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Dime cómo interpretas lo resaltado, que en el fondo ya lo dije. Pero que le llames elástico, no deja de ser un nuevo modo de ver al fotón. Es elástico, porqué ahora, del fotón no acusamos más que el ínfimo alcance de vibración másica. Le llamamos fotón cuando es su alcance de muchas órdenes superior. Y sin masa que agitar.

El valor intermedio, agita a los electrones, de tres o más órdenes inferiores en masa que los núcleos. Aumentan la temperatura a las moléculas los que se quedan, alterando a los electrones si llegar a desorbitarles, mientras los fotones de mayor energía se absorben y emiten de nuevo como fotones.

Yo en eso sigo viendo que llámesele como se le llame, entran fotones y unos se quedan y otros vuelven a salir. De cómo se manifiestan ya lo trata la óptica y la acústica y en verdad que son especializaciones de acervo descomunal que no viene a cuento. Lo que quiero saber es la esencia del fonón, que no veo sea distinta del fotón: Una Propiedad energética, según una gradación.

Saludos del Abuelo.

[Alex]

Pues no veo lo que quieres decir, porque está muy claro. Si yo tengo una RC a ua temperatura determinada en equilibrio termondinámico, quiere decirse que tdos los átomos estan vibrando cn la misma frecuencia y ademas en la misma dirección. Si incremento la temperatura, los atomos comenzarán a vibrar con mayor intensidad y por tanto habra mas fonones (en número). Es decir, se puede incrementar el numero de fonnes, incrementando la temperatura.

Bueno y si la vibración es provocada por un choque elastico, sucede igual. El atomo al que le han chocado, vibrara con mas intensidad que el resto y generará una onda mecanica mas intensa que transmitira esa vibración a todos los demás, por lo que si no hay mas choques, en un momento determinado todos los atomos estaran vibrando con la misma (neva) intensidad y dirección. Si ese choque hubiese sido provocado por un fotón que no ha sdo absorbido, el fotón saldra rebotado en otra dirección (se habra difractado) pero seguira siendo un fotón y el atomo, como yase ha dicho, generará una nueva onda consecuente con su nuevo estado de vibración que transmitira por medio de esta onda mecanica a toda la red. El resultado finál es que toda la RC gana energía y se calentará y además dejara de estar en equilibrio térmico con el entorno y cuando logre conseguir de nuevo el equilibrio (se enfríe) pues los atomos volveran al estado inicial disminuyendo el numero de fonones.

Además carlos, solo un pregunta ¿Es posible que un fotón viaje por un medio a velocidad distinta de la de la luz en ese medio?

Saludos!

[Guest]

Pues no veo lo que quieres decir, porque está muy claro. Si yo tengo una RC a ua temperatura determinada en equilibrio termondinámico, quiere decirse que tdos los átomos estan vibrando cn la misma frecuencia y ademas en la misma dirección. Si incremento la temperatura, los atomos comenzarán a vibrar con mayor intensidad y por tanto habra mas fonones (en número). Es decir, se puede incrementar el numero de fonnes, incrementando la temperatura.


¿No querrás camelarme, eh, Alex?.
¿No estás introduciendo fotones al calentar materia?. ¿Qué he estado diciendo de continuo?. Entran fotones, una vez en el medio cristalino, según su grado energético, A) rebotan, B) se absorben por los electrones o C) empujan a los nucleones con resultado de vibrar todos los átomos.

Hasta aquí no me aclaras más que los libros oficiales. Recuerda que las interacciones de los fotones con los átomos, ya me las enseñate y aprendí hace tiempo. Y ahora espero que sigas el mismo tratamiento con los fonones. Los libros y tú mismo hasta ahora, no me explicais su esencia, en tanto que yo digo:

Son fotones de muy baja energía, transcurriendo por medio cristalino.

Y he dicho cómo imagino que lo hacen. No digo en ningún momento que sea lo que imagino; todo lo contrario, espero que se me explique cómo se sabe es, o de qué otra manera podemos imaginar que es. Y si es otro bosón distinto a los estudiados hasta ahora.
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Bueno y si la vibración es provocada por un choque elastico, sucede igual. El atomo al que le han chocado, vibrara con mas intensidad que el resto y generará una onda mecanica mas intensa que transmitira esa vibración a todos los demás, por lo que si no hay mas choques, en un momento determinado todos los atomos estaran vibrando con la misma (neva) intensidad y dirección. Si ese choque hubiese sido provocado por un fotón que no ha sdo absorbido, el fotón saldra rebotado en otra dirección (se habra difractado) pero seguira siendo un fotón y el atomo, como yase ha dicho, generará una nueva onda consecuente con su nuevo estado de vibración que transmitira por medio de esta onda mecanica a toda la red. El resultado finál es que toda la RC gana energía y se calentará y además dejara de estar en equilibrio térmico con el entorno y cuando logre conseguir de nuevo el equilibrio (se enfríe) pues los atomos volveran al estado inicial disminuyendo el numero de fonones.
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¿Te das cuenta de la reiteración?. Tanto si sacudes al cristal, como si lo calientas como si lo iluminas, le introduces fotones con las consecuencias clásicas. Ni se me contradice, ni se dice nada nuevo. Se repite lo de son ondas elásticas que no tienen nada que ver con las electromagnéticas. Pues bien detállamelo, que soy corto, al menos para entender esto.
Creo que los estudiantes como de costumbre, admiten lo que enseña el texto, sin preguntarse razones que profundicen el mecanismo de conversión. Y ya sabes que lo que busco es entender, una vez sé. (No es lo mismo).
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Además carlos, solo un pregunta ¿Es posible que un fotón viaje por un medio a velocidad distinta de la de la luz en ese medio?

Esto ya lo expliqué, sino revísalo: El fotón a velocidad c, una vez es absorbido, desaparece y su energía pasa al átomo con vibración a velocidad que se reduce en proporción inversa a la raiz cuadrada de la masa a mover.

No pongo fórmulas por el engorro a falta de LaTeX, pero a grandes rasgos me dan los resultados en diversos elementos similares a los que las tablas experimentales relacionan.
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Saludos!

Y en otro mensaje también expliqué cómo imagino se propaga la energía en el Vacío.

Espero que la profundización en este tema que pido, servirá para aquellos que aún no se plantearon el significado de ser "ondas que no tienen nada que ver con las elecgtromagnéticas" y podamos todos al fin conocer los mecanismos de su embrión y parto consiguiente. ¿Sus padres, fotones?.

Saludos del Abuelo.

[Alex]

Carlos, no hay quien pueda contigo!!

Vmos po otro camino, mucho mas sencillo.. ¡espero!.

Si en un momeno determinado das una palmada, como cundo quieres matar un mosqito ¿que sucede?.

Veamos, ade,ás de que si has tenido suerte has matado al mosquito, has creado una perturbación en la presión de la atmosfera. Esa perturbación se traslada a los atomos colindantes, es decir se va trasladando de unos atomos a otros y ese desplazamiento es en forma de una ONDA. ¿Pero es eso una onda electromagnetica? porque lo que yo no veo es lo que tu entiendes por una onda electromagnetica. Bueno carlos para no enredar, solo espero que me digas si la onda qe te he expuesto es electromagnetica o no, y porque.

Espero tu respuesta muy concreta. Ah! y otra cosa, no debes mencionar en en la respuesta cosas como: Ambas transportan energía, o que ambas son soluciones a la ecuacion de ondas y tienen el mismo tratamiento matemático o que ambas ondas vienen defiidas por su amplitud, longitud de onda.. etc. porque todo esto es obvio.

Saludos!

[Guest]

Hombre Alex. A estas alturas creía evidente que esto es lo que quiero indagar y ya que nadie más se ofrece, me encargo de colgarte el Sanbenito a tí.

En mi concepción, que ya exaspero no saber quitármela de encima, ya indiqué que la imagino de naturaleza similar, con las diferencias que le son propias.

Luego, como el estudio de la acústica, es tan especializado y no se habla de fotones ni en el trato musical, ni el de transmisión, ni estudios ecóicos-anacóicos, ni en las aplicaciones quirúrgicas, ni construcción de aparatos musicales ni...ni...., por todo ello, tengo asumido que cuando las ondas son acústicas, muchas diferencias deben acusar de las electromagnéticas.

Concretando a tu pregunta :
Sé que son diferentes unas de otras. Conozco resultados prácticos que lo demuestran.

Pero ignoro la razón. No entiendo que una palmada, produzca dos tipos de ondas y es por ello que busco respuesta a "Cómo emergen".
Al dar la palmada, una parte de la energía que salió de los músculos obligando a las manos chocar, produjo fotones que calentaron ambas palmas. (Y si tan fuerte sacudes dolerán).
Otra parte, hace vibrar el aire del entorno de las manos y aquí se produce la llamada onda elástica con sus fonones incluídos.
Entre la piel de la palma y los huesos, circularon fotones y de la piel a la atmósfera fonones. Y todo salió de la energía que se consumió salida de la musculatura.
En términos cuánticos, cada palmada reduce el peso del autor en la proporción de su efusión.

La transmisión muscular de la energía, lo fue por reacción química y conducción eléctrica. En todo ello intervienen fotones. ¿Qué es lo que sale al aire?
¿Un subproducto?, sus ancestros y progenitores, eran fotones moviendo electrones por un sistema nervioso.

La respuesta te la dí creo. Ahora espero que asimismo me digas cómo clasificas al fonón y de dónde viene y si es un bosón más, o un bastardo de la cuántica.

Y se me ocurre :¿Cual es la mínima vibración que permite acusar magnetismo?, porqué a lo mejor van por aquí los tiros.

Saludos del Abuelo.

[Alex]

La respuesta te la dí creo. Ahora espero que asimismo me digas cómo clasificas al fonón y de dónde viene y si es un bosón más, o un bastardo de la cuántica.

Carlos me ha gustado un montón tu definición, porque instuitivamente has dado en el clavo! por eso empiezo por esta cita tuya.

La mejor definición del fonon es preciamente esa: UN BASTARDO DE LA CUANTICA!! Genial! y creetelo que es asi. Un fonón es una particula muy particular, que para empezar a desmenuzarla NO TRANSPORTA MOMENTO y esto no sucede con ninguna particula legitima de la cuantica. Por otro lado el fonón es sin duda alguna asimilable a un bosón por excelencia y no esta sujeto por tanto a la exclusión de Pauli. Es como el fotón, pero sin momento...

Te contaré un pequeño (o grande, según se mire) detalle sobre la luz, ensus primeros tiempos.

Desde antiguo,según consta en un manual de óptica de Euclides (300 años a.C) habia establecido la primera Ley de los fundamentos de la óptica (de las cuatro que habia) que todos conocemos desde bien pequeños: "Ley de propagación rectilinea de la luz". Esto nunca se cuestinó, porque es un hecho mas que probado, y esto, llevó a Newton en el siglo XVII, a mantenerse firme en el marco de la teoría corpuscular que consideraba a la luz como un "flujo de particulas luminosas" que vuelan rectilineamente de acuerdo con las Leyes de la Mecánica (ley de la inercia). La teoría de Newton fue muy cuestionada cuando Romer (1676) determinó experimentalmente que la velocidad de la luz es de 300000 km/s. nadie podía dar credito a que una párticula pudiera desplazarse a esa velocidad, hasta el pumto de que apareció uno de ellos: Huygens (el amigo carlos de la época ) y presentó su "Tratado sobre la luz" donde partía de la analogía que existía entre los fonómenos acusticos y ópticos y supuso que las perturbaciones luminosas deben observarse como IMPULSOS ELASTICOS, que SE PROPAGAN EN UN MEDIO ESPECIAL (eter), que llena todo el espacio, tato dentro de los cuerpos materiales, como fuera de ellos. La enorme velocidad de la luz, se debía a las propiedades del medio, el eter, (elasticidad y densidad) y no PRESUPONE RAPIDOS DESPLAZAMIENTOS DE LAS PARTICULAS DEL ETER (esto es lo qu se observaba en las ondas de un estanque con movimientos relativamente lentos de las particulas arriba y abajo, mientras que la onda se desplaza mucho mas rápidamente hasta la orilla). Bueno pues esta teoría logró imponerse hasta que llegó Einstein. Pero antes Maxwell, logró descifrar el galimatias de "la naturaleza" y demostró que estas ondas son de origen o de naturaleza electromagnetica y ya comenzaba a sobrar lo del éter, que defintivamente lo remtó la electrodinámica relativisa.

Al dar la palmada, una parte de la energía que salió de los músculos obligando a las manos chocar, produjo fotones que calentaron ambas palmas. (Y si tan fuerte sacudes dolerán)

Salvo lo del dolor de las manos, esto no es correcto. De los músculos ni de ninguna parte del cuerpo sale un solo fotón. Las manos se calientan por la energía mecanica que produce un choque elastico.

Para que la mano creara un fotón, deberias conseguir acelerarlas hasta velocidades relativistas para que un elctron emitiese uno, o conseguir transmitir a los atomos de la atmosfera tal energía cinetica como para que se excite un electrón y pueda emitir un foton.

Por último, de la fisica clásica ya nos dice que la formación de ONDA está supeditada a la presencia de enlaces ente las diferentes partes del sistema. El concepto de proceso aislado es una abstracción muy lejana y muy raros.

Dependiendo de la naturaleza de los enlaces que condicionan la interacción, surgen ondas de una u otra naturaleza. Por citar algunos ejemplos; Las fuerzas elásticas que actuan entre los elementos de los cuerpos (tanto solidos como liquidos o gaseosos) ocasionan la aparición de ondas elástics (acusticas) EN LOS CUERPOS. La perturbación de la superficie horizontal del agua es la fuente de las ondas superficiales, tambien muy pequeñas perturbaciones de la superficie de un liquido puede dar lugar a ondas capilares... y la perturbación elctromágnetica debida a los enlaces electromágneticos es la fuente de las ondas electromagneticas. Si todas las cuantizamos, pues reulta que todas tendrán un cuanto de energía: fonones en las elasticas, fotones en las electromagneticas, gravitón en las ondas gravitatorias... Ahora también podias plantear que longitud de onda es necesaria para qu un foton se convierta en un gravitón o que intensidad debe tener una palmada para hacerte levitar!! poque para ti todas las ondas son identicas... y no te falta razon, porque todas son ONDAS, pero cuando se les pone apellido... no se parecen en nada.

Bueno no te dare ideas que te veo venir!! y además esto ya es mucho rollo!!

Saludos

[Guest]

¡Claro que me ves venir, Alex!, parece que ya nos conocemos bien después de tantos debates desde el tiempo del "Viaje Ondular".

Esta vez aplaudo efusivamente tu exposición, que en verdad, ha dilucidado buena parte de dudas. Y como la idea base me consta que no es invento tuyo, te diré que si cuando estudiaba yo, se hubiera impartido esta lección, no hubiera tampoco permanecdido callado.

En primer lugar hubiera cuestionado la clasificación de las cuatro fuerzas básicas, al no contemplar a la bastarda.

En segundo lugar hubiera solicitado un estudio de transformación entre ambas energías ya que la fórmula usada es la misma.

E = h f

En anterior mensaje detallaba lo del fonón, pero no salen las fórmulas, a falta del LaTeX, sin embargo el enlace que incluí, era de un artículo completo y allí se ve cómo todas las fórmulas empleadas para el estudio de esta particular energía, corresponden a las clásicas electromagnéticas.

Luego ya que no nos hallamos en el siglo pasado, debería ya haberse incluido el estudio del bastardo o bien clasificándolo como quinto portador o subsidiario del fotón.

Y en último caso ya que concluímos que la energía era el resultado de unas propiedades que conjuntamente o por separado, son capaces de producir trabajo, añadir ahora esta quinta propiedad.

Sin embargo, me gustaría analizar al fonón, carente de momento. Qué le causó tal pérdida.

Volviendo a la palmada, he de admitir que el sistema nervioso al transmitir energía, no inocula ningún fotón al epitelio de las manos, pero sí realiza el trabajo en el choque, que se transforma en calor (y este sí es transportado por fotones) y en ruido transportado por fonones.

Luego estudiando con detalle lo que ocurre con este efecto, bajo microscopio ultra electrónico, quizá nos acercaríamos al misterio.

Por la definición de algunos articulistas del fonón :
Cuanto de energía en las vibraciones térmicas de las redes cristalinas.

Me da grima que en los textos de cuántica, no se le incluya con sus hermanos. Siempre lo tratan como proscrito, pero luego le aplican las mismas leyes que a sus hermanos.

Saludos del Abuelo.

[Guest]

http://es.wikipedia.org/wiki/Fon%C3%B3n

Como puede comprobarse, incluso Wikipedia, soslaya tratar del origen del fonón.
Se sabe mucho de sus efectos, pero no se atreven a familiarizarlo con las diversas propiedades estudiadas para la Energía. No la catalogan como la quinta, porqué parece que no está nada claro.

Saludos del Abuelo.

[Alex]

En anterior mensaje detallaba lo del fonón, pero no salen las fórmulas, a falta del LaTeX, sin embargo el enlace que incluí, era de un artículo completo y allí se ve cómo todas las fórmulas empleadas para el estudio de esta particular energía, corresponden a las clásicas electromagnéticas.

Más bien es al contrario. Para el estudio de las ondas electromagneticas se utilizan las ecuaciones y fórmulas de las ONDAS de toda la vida, que no es lo mismo. Mucho antes de Maxwell ya existían los estudios físico-matematicos del movimiento armonico simple (péndulo, muelle, ...).

Los físicos de la época, observaron que cuando se desplaza un objeto de su posición de equilibrio, comienza un movimiento armonico simple (MAS) SI EXISTE UNA FUERZA RESTAURADORA (que logicamente lo vuelva poner en la situación de equlibrio) con la condición de que esa fuerza sea proporcional al DESPLAZAMIENTO PRODUCIDO. Como la masa es constante, podriamos decir que SIEMPRE QUE LA ACELERACIÓN DE UN OBJETO SEA PROPORCINAL A SU DESPLAZAMIENTO Y CON SENTIDO OPUESTO AL MISMO, EL OBJETO SE MUEVE CON MOVIMIENTO ARMONICO SIMPLE (MAS).

Pues poco más, de aqui parten todas las ecuaciones y formulas de las ONDAS, sea cual sea su naturaleza u origen y todas las definiciones que lo caracterizan y que se necesitan: longitud de onda, frecuencia, periodo, amplitud, numero de onda, velocidad angular etc. Es decir tanto las matematicas como la terminología utilizada en las ONDAS es única y validas para todas las ondas producidas por un MAS. Es una aportación de la física clásica a la física moderna!!

Por otro lado me alegra de que hayas observado la definición del fonón como "cuasiparticula", o Particula Bastarda de la Cuantica (una PBC) jajajajaja! ¡que bueno! pero en realidad es asi, un fonon NO es una PARTICULA al etilo cuántico, por lo que esto te debería bastar para no comparar un foton con un fonon.

Voy a intentar escribir algunas matematicas con Mathtype y pasarlo como imagen, pero como sea complicado desistiré, hoy no estoy yo muy disponible para crearme muchos problemas.

Saludos

[Guest]

Visto que por el camino iniciado, no progreso mucho, cambio de táctica para indagar la relación fotón-fonón.

En cuántica no se estudia el fonón por lo cual acabé llamándole un proscrito, o si se le tiene en cuenta de refilón, un bastardo, por poseer una genética distinta.
Bien. Me concentro en el análisis del fonón. Doy por bien estudiado el comportamiento de las ondas que acompaña. Que además, funcionan los mismos cálculos y fórmulas aplicables, en la cuántica.

Ahora nos encontramos que sus efectos, los observamos en el mundo macro. También en el ámbito atómico, por las redes cristalinas. Éstas son moléculas, el límite del mundo macro, o un intermedio.

Luego la vibración de las ondas se produce por choque de masas. La reacción al choque, crea las ondas, transmitidas por medios asimismo másicos. Estas ondas se desplazan en sentido longitudinal paralelas al sentido de avance. Pero también en sentido transversal, su amplitud.

El aplastamiento provocado por el choque, es un trabajo de deformación. Si no es el material lo suficiente elástico, se queda toda la energía aplicada en esta deformación.
Se transmite la energía únicamente por el interior de la materia.
Habrá desplazado átomos, venciendo la resistencia de los de su entorno. Se desplazarán las moléculas inmediatas hasta extinguir su efecto por la cantidad de ellas que absorbió la energía entrada.
Y también habrá provocado una alteración en las orbitales de electrones, con débil incremento de agitación, mostrada en aumento de temperatura.
Así, en los materiales no elásticos, como el plomo, es fácil calcular el resultado de la energía aportada. Será equivalente al aplastamiento del material + aumento de temperatura instantáneo. Digo instantáneo por cuanto con tiempo, el calor se conducirá por el resto de la masa y finalmente por radiación y convección a la atmósfera.

Cuando el material es elástico, al efecto interior de las moléculas, se suma el de rebote de la superficie hacia el medio ambiente. Se acusa el sonido mediante unas ondas de longitud muy superiores a las que admite el espacio intramolecular.

El cálculo de transformación energética, se realiza con el añadido de la energía que salta al medio, tanto por calor, como por sonido.
Sentada esta base que me parece responde a la realidad, es cuando comparo lo que ha realizado el fonón en las moléculas del material y fuera de él, con lo que realiza el fotón.

La energía exterior que provocó el choque material, tanto elástico como inelástico, provino de la transformación de la electromagnética, o química, o, eléctrica o, mecánica. Para cada tipo de transformación disponemos de un aparato idóneo en el que han intervenido fotones tanto al entrar en un modo como al salir por otro modo de energía. Sin embargo en esta última transformación, no hay fotón de entrada que salga como fotón. Lo que sale es una combinación de transformación mecánica y vibración interna por fonones.
Esto último es lo que hay que especificar. El salto de la energía del aparato usado accionado por fotones, a la transmisión fónica. El empuje a los nucleones si cabe. El instante en que desaparece el fotón, para aparecer el fonón.

Saludos del Abuelo.