En el reciente examen de admisión a la Universidad Nacional de Ingeniería (Agosto 2009) hubo una pregunta teórica de Física (radiación electromagnéticas), del tipo decir si es verdadero (V) o falso (F), que originó que diferentes academias de preparación a dicha universidad publiquen diferentes resultados de dicha pregunta o se abstengan a hacerlo.
Las academias Cesar Vallejo, Trilce y Saco Oliveros coincidieron en sus claves (verdadera), mientras que para Pamer la clave de esta pregunta fue falsa. Las academias Pitágoras y Alfa no publicaron sus resultados a través de sus websites.
PROBLEMA
Un haz de radiación infrarroja posee menor energía que uno de radiación visible de la misma intensidad. Verdadero (V) o Falso (F).
RESOLUCION
El razonamiento que concluye en que esta proposición es FALSA es el siguiente.
Según la teoría electromagnética clásica la intensidad de una radiación electromagnética I (expresada en W/m2) es igual a la densidad de energía promedio μ (expresada en J/m3) multiplicada por la velocidad de la luz c (expresada en m/s).
Según esto, si las dos radiaciones poseen la misma intensidad, también tendrán la misma densidad de energía promedio, y por tanto esta proposición es FALSA.
A continuación expongo el otro tipo de razonamiento que concluye en que esta proposición es VERDADERA.
Según la teoría cuántica de la radiación la intensidad I de una onda electromagnética es directamente proporcional al número de fotones n de la radiación y a la energía E de cada fotón, según esta relación:
siendo A el área de una superficie colocada en forma transversal a la dirección de propagación y t el tiempo.
Pero la energía E de un fotón es proporcional a la frecuencia f de la radiación electromagnética (E = h f), y como la frecuencia de la radiación infraroja es menor que la de la luz visible, se concluye que la energía de la radiación infrarroja será menor que la de la luz visible, y por tanto que la proposición es VERDADERA.
¿Qué opina Ud amigo lector?
Vemos que siguiendo estos dos razonamientos “lógicos” se llega a dos conclusiones diametralmente opuestas. Pero obviamente en uno de los dos razonamientos tiene un error.
Desde mi punto de vista, el segundo razonamiento es correcto salvo la conclusión final. Si bien la energía de un fotón de radiación infrarojo es menor que un foton de radiación visible, esto no implica que la energía de la radiación también lo sea. Una radiación monocromática se compone de una cantidad bastante grande de fotones y por tanto su energía se obtiene multiplicando la energía de un fotón de radiación por el número de fotones que lo componen.
Como las intensidades son iguales, deben existir más fotones de luz infrarroja que fotones de luz visible.
Este pregunta también ha causado polémica en foro internacional de Física (en idioma ingés)
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