¿Cómo se conserva la energía cuando se superponen dos ondas de igual amplitud y frecuencia angular pero que se diferencian por una diferencia de fase de radios ‘pi’?

Answer 1

Siempre que tenga una pregunta como esta, repítase la regla más fundamental de la física: la energía de la masa no puede crearse ni destruirse, solo puede cambiar de una forma a otra.
Ten en cuenta también cómo medimos la energía de una onda. Lo medimos por una cantidad conocida como Intensidad (cruce de energía por unidad de área por unidad de tiempo), que es proporcional al cuadrado del campo eléctrico. Como en este caso, el campo eléctrico neto es cero, la intensidad y, en consecuencia, la energía serían cero.
¿Pero qué pasa si usamos un método diferente para medir la energía? Einstein nos dijo que el campo electromagnético, que es la luz, se puede cuantificar. Es decir, se puede considerar como una corriente de partículas, llamadas fotones, de una manera cruda. En tal entendimiento de la luz, la energía es igual a
[math] E = n * h * / nu [/ math],
dónde-
n es el número total de fotones;
h es la constante de Planck;
[math] \\ nu [/ math] es la frecuencia de la radiación em.

Ahora, si tiene un detector de fotones y mantiene este detector en la región donde se encuentran estas ondas, para su sorpresa, ¡se da cuenta de que E no es igual a cero! Por cualquier período de tiempo, puede contar un cierto número de fotones que cruzan el detector en direcciones opuestas, por lo que encuentra un valor de energía distinto de cero. ¡¿Que esta pasando?!

La solución a esta aparente paradoja es que en el primer método, donde se trata la luz como una onda, no se está midiendo la energía, sino el NET ENERGY FLOW. Esa es la energía total que ha cruzado un área de unidad en tiempo de unidad. Esta cantidad está representada por el vector de Poynting, definido como la energía que atraviesa un área de unidad en tiempo de unidad en una dirección particular.
Si mide el flujo de energía solo en una dirección, obtendría un valor distinto de cero. Pero si mide el flujo neto, es decir, la contribución de ambas ondas, se obtiene un cero.