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Tanto la luz visible, el calor, las ondas de radio, así como otros tipos de radiación tienen la misma naturaleza física, estando constituidas por un flujo de partículas denominadas fotones. El fotón o “cuanto de luz” fue propuesto por Einstein, por lo que le fue concedido el premio Nobel en 1921 y constituye una de las partículas elementales del modelo estándar, perteneciente a la familia de los bosones. La característica fundamental de un fotón es su capacidad de transferir energía de forma cuantizada, la cual está determinada por su frecuencia, de acuerdo a la expresión E=h∙n , siendo h la constante de Planck y n la frecuencia del fotón.
Un arcoíris es un fenómeno óptico y meteorológico que consiste en la aparición en el cielo de un arco de luz multicolor, originado por la descomposición de la luz solar en el espectro visible / Imagen: pixabay
Espectro electromagnético / Imagen: autor
Así, podemos encontrar fotones de frecuencias muy bajas situados en la banda de las ondas de radio, hasta fotones de muy alta energía denominados rayos gamma, tal como muestra la figura siguiente, formando un banda continua de frecuencias que constituye el espectro electromagnético. Puesto que el fotón puede ser modelado como una sinusoide que viaja a la velocidad de la luz c, la longitud de un ciclo completo se denomina longitud de onda del fotón l, por lo que el fotón puede ser caracterizado indistintamente por su frecuencia o por su longitud de onda, ya que l=c/n. Pero es común utilizar el término color como sinónimo de la frecuencia, ya que el color de la luz percibido por los humanos es función de la frecuencia. Sin embargo, como vamos a ver esto no es estrictamente algo físico sino una consecuencia del proceso de medida e interpretación de la información, que hace que el color sea una realidad emergente de otra realidad subyacente, sustentada por la realidad física de la radiación electromagnética.
Estructura de una onda electromagnética / Imagen: autor
Pero antes de abordar este tema, se debe considerar que para detectar de forma eficiente los fotones es necesario disponer de un detector denominado antena, cuyo tamaño debe ser similar a longitud de onda de los fotones.