¿Qué es un fotón?

1. a. ¿Qué es un fotón?

Newton defendió su teoría corpuscular de la luz que gozó de gran aceptación, el hecho de que la luz se movía en línea recta y no se extendía hacia los costados como las ondas parecía corroborar su teoría. El científico Huygens, afirmaba que la luz era una onda. Apoyaba su teoría con pruebas de que en ciertas condiciones la luz sí se extendía hacia los costados. Otros científicos encontrarías más tarde nuevas pruebas en favor de la teoría ondulatoria. Einstein publicó en 1905 una teoría sobre el llamado efecto fotoeléctrico. La misma establecía que la luz está hecha de partículas llamadas fotones, que son paquetes de energía electromagnética concentrada sin masa.

b. ¿Con cuál de las dos teorías de la luz es más consistente el concepto de fotón: con la teoría ondulatoria o la teoría corpuscular?
Con la teoría corpuscular, ya que la energía de los fotones está concentrada sin masa, por lo tanto, la luz se va a mover rectilíneamente.

1. ¿Cuánto tarda la luz en cruzar diametralmente la órbita de la Tierra alrededor del Sol?
   
2. ¿Cómo supo Michelson cuanto tiempo tardaba la luz en hacer un viaje de ida y vuelta hasta la montaña?
   Michelson, por medio de una lente se dirigió la luz proveniente de una fuente intensa hacia un espejo octagonal. Se ajustó el espejo de tal manera que un rayo de luz se reflejase hacia un espejo estacionario ubicado en una montaña 35 km de distancia y de vuelta al espejo octagonal y al ojo del observador. Michelson solo tenía que encontrar el tiempo que tardaba en hacer un viaje de ida y vuelta, y lo logró haciendo girar el espejo octagonal con gran rapidez. AL girar el espejo el rayo de luz se truncaba de tal manera que solo llegaba al espejo de la montaña en forma de destellos que se reflejaban hacia el espejo octagonal. El espejo hacia exactamente un octavo de vuelta en el tiempo que tardaba la luz en ir hasta la montaña y volver. Albert sabía que el tiempo que tardaba la luz en hacer el viaje completo (ida-vuelta) y el tiempo que tardaba el espejo en completar un octavo de rotación eran iguales. Entonces dividió la distancia total de 70 km entre dichos tiempos. El valor experimental de la rapidez de la luz que obtuvo fue de 299920 km/s.
   
3. ¿Cuánto tiempo tarda la luz en viajar del Sol a la Tierra? ¿Cuánto tarda en llegar a la tierra desde la estrella Alfa Centauri?
   La rapidez de la luz en el vacío es una constante universal. La Luz es tan veloz que si un rayo de luz viajase alrededor de la tierra haría 7,5 viajes en un segundo. La luz tarda ocho minutos en viajar del sol a la tierra, y cuatro años en llegar desde la segunda estrella más cercana, Alfa Centauri.
   
4. ¿Cuánto tiempo tarda la luz en recorrer una distancia de un año luz?
   La distancia que recorre la luz en un año se llama año luz. Nuestra galaxia tiene un diámetro de 100000 años luz, lo que significa que la luz tarda 100000 años tan sólo en atravesar la galaxia.
   
5. ¿De dónde vienen las ondas electromagnéticas?
   La luz es energía emitida por cargas eléctricas aceleradas, en muchos casos por electrones en el interior de los átomos. Esta energía se propaga en una onda que es en parte eléctrica y en parte magnética. Esta es una onda electromagnética.

1. ¿El espectro de los colores es solo un pequeño segmento del espectro electromagnético? Defiende tu respuesta.

Sí, ya que el espectro completo contiene los rayos gama, rayos X, luz ultravioleta, luz infraroja, luz visible, etc.

1. ¿Cómo son unas respecto a otras las frecuencias de la luz infrarroja, visible y ultravioleta?

La luz visible es una porción pequeña de una amplia familia de ondas electromagnéticas que incluye formas tan conocidas como las ondas de radio, los microondas y los rayos X. Las frecuencias visibles más altas casi duplican la frecuencia del rojo y le corresponden al color violeta. Las ondas electromagnéticas cuya frecuencia es menor que la luz visible roja se llama infrarroja. Las lámparas de calor emiten ondas infrarrojas. Las ondas electromagnéticas cuya frecuencia es mayor que la luz violeta se llama ultravioleta.

1. ¿Cómo se relaciona la inercia con la frecuencia a la que puede forzarse a vibrar una carga eléctrica?
   
2. Cada campana y cada diapasón tienen sus propias vibraciones naturales y emiten un sonido propio cuando los golpeamos. ¿En que se parece esto a los átomos, las moléculas y la luz?
   El espectro electromagnético que se obtiene de un átomo muestra con claridad que su energía emitida va a depender de la energía que lo estimule. Caso diferente es el de una campana o un diapasón. Si a ellos se les golpea van a emitir un sonido, cada uno con la frecuencia natural del resonador (campana o diapasón), si cambia la energía del golpe que se les da, podrá cambiar la intensidad del sonido que emiten, más no su frecuencia. Pero, en cuanto a proceso sí hay algunas cosas parecidas. Los átomos, al igual que las campanas y diapasones, al recibir energía pueden emitir energía, luz u otras ondas electromagnéticas en el caso de los átomos y sonido en el caso de campanas y diapasones. En el caso de una molécula también tienen su propia frecuencia natural.
   
3. Cuando la luz incide sobre un material puede establecer en los electrones de ciertas moléculas vibraciones lo bastante intensos para durar
4. 
   
5. ¿El retardo entre la absorción y la reemision de la luz afecta la rapidez promedio de la luz en un material? Explica tu respuesta.
   
6. ¿Por qué es de esperarse que la rapidez de la luz sea ligeramente inferior en la atmosfera que en el vacío?

El fotón, emitido o emergente, siempre viaja a la velocidad de la luz, pero en el proceso de absorción-emisión hay pérdida de tiempo, entonces, la velocidad media, en el tramo donde hay materia, aire de la atmósfera por ejemplo, resulta ser menor que la que hay en el vacío. En el aire es ligeramente menor que en el vacío (la velocidad de la luz) debido a que el aire no es tan denso.

1. La luz que incide sobre una hoja de vidrio viaja a menor rapidez al atravesarlo. Cuando vuelve a salir, ¿tiene una rapidez menor o la misma que al entrar? Explica tu repuesta.

1. ¿Qué es lo que determina si un material es transparente u opaco?
   El tipo de luz que incide sobre ellos.

1. ¿Por qué son brillantes los metales?

El brillo de los metales se debe a que estos reflejan mayor cantidad de fotones (de la luz) que otros materiales. Esto se debe a que poseen electrones libres al ser conductores, y estos reflejan los fotones en la superficie del material antes de ser absorbidos por las capas más profundas. Esto hace que ante nuestros ojos el metal parezca como muy brillante. Otros materiales absorben parcialmente los fotones, y otros casi completamente, por lo que parecen opacos al ojo.

...