Maxwell demostró la relación entre los fenomenos electricos y magneticos. Además de unificar dichos fenómenos, predijo que los campos eléctricos y magnéticos pueden moverse a través del espacio como ondas. Y a partir de esto desarrolló una teoría que consiste en los siguiente enunciados:
- Las lineas de campo electrico se originan en las cargas positivas y terminan en las cargas negativas.
Es decir en la naturaleza existen cargas libres (monopolos electricos).
- Las lineas de campo magnetico siempre forman lazos cerrados. No comienzan o terminan en alguna parte.
Es decir que en la naturaleza no existen cargas magneticas libres (monopolos magneticos).
- Un campo magnetico variable induce una fem y por lo tanto un campo electrico. (Ley de faraday).
- Los campos magneticos se generan mediante cargas en movimiento (o corrientes). (Ley de ampere)
De esta manera se dijo que las ondas electromagnéticas consisten en campos magnéticos eléctrico y magnéticos fluctuantes que viajan a través del espacio vacio como ondas y que cada campo variable induce al otro. Si estan en el vacio viajan a c (3*10^8 m/s).
Nota: E y B son perpendiculares, tal que E x B = V y varian con x y con t, viajan en fase.
Es velocidad de la luz en el vacio, en otros medios cambia.
Energía (emision de luz)
E = h*F (siendo h la constante de Plank 6,63*10^-34 J * s)
f = c / (lambda)
E = h * c / (lambda)
E2-E1 = delta E.
Las distintos estados excitados. Cada vez que cae un nivel se emite luz. (Ver que onda con esto).
Con determinados saltos de energía se excitan los electrones y al caer emiten luz. Corresponde a la energia que los electrones requieren para ir de una orbita a otra.
Confirmación de hertz.
Hertz armó un circuito de corriente alterna con dos esferas metálicas muy cercanas una de otra formando un capacitor (transmisor) y luego armo otro circuito con otras esferas a varios metros y solo con un alambre (receptor). De esta forma descubrió que la energía se enviaba desde el transmisor hasta el receptor cuando la frecuencia de resonancia del receptor se ajustaba para coincidir con la del transmisor e hipotetizó que la energía transferida del transmisor al receptor se transportaba en forma de ondas. Y por consecuente de esto, tambien estas ondas presentan características ondulatorias (interferencia, difracción, reflexión, refracción y polarización). Tambien encontro la velocidad de la luz gracias a que pudo hallar la longitud de onda que estaba emitiendo y al saber la frecuencia del circuito dio a que la velocidad de estas ondas era c.
Producción de ondas electromagnéticas mediante una antena.
Cualquier circuito que porte una corriente alterna radia ondas electromagnéticas. Esto se debe a la aceleración de una partícula de cargada.
Siempre que una partícula acelera, radia energía.
Las cargas aceleradas irradian ondas electromagnéticas. Las cargas estacionarias solo producen campos eléctricos, mientras que las que están a movimiento constante producen campos magneticos y electricos. Una carga acelerada también radia energía.
Una onda electromagnética es una onda transversal.
Una onda electromagnética plana es una onda que viaja desde una fuente distante.
Maxwell se dio cuenta que viajaban a la velocidad de la luz cuando hizo la relación: C = 1 / (uo*e0)^(½)
La luz es una onda electromagnética.
Maxwell también probo que E/B = c (E =Bc no implica que E sea más intenso que B, las unidades son diferentes. Las cantidades no se puede comparar de manera directa. Los dos campos contribuyen de igual manera a la energía de una luz).
Las ondas electromagnéticas transportan energía conforme viajan a través del espacio y esta energía se puede transferir a objetos colocados en sus trayectorias. La potencia promedio por unidad se de área se llama intensidad de la onda y está dado por
I = E max * B max / 2 u0.
(También se puede expresar como B max ^2)
E max y B max son los valores máximos de E y B.
La energia que porta una onda electromagnetica se comparte equitativamente por los campos electricos y magnetivos.
Cuando las ondas golpean un area A de la superfiecie de un objeto para un tiempo dado delta t. U = I*A* (delta t) se transfiere a la superficie. Tambien se transfiere cantidad de movimiento y por lo tanto se ejerce una presion.
Si la superficie absorbe toda la energía incidente.
Absorción completa: (Presion) p = U/c
Si la superficie es un reflector perfecto.
Reflexión completa: (Presion) p = 2U/c
Aunque las presiones de radiación son muy pequeñas, se han podido medir.
Entonces las ondas electromagnéticas tienen las siguiente propiedades:
- Viajan con la rapidez de la luz.
- Son ondas transversales porque los campo magnetico y eléctrico son perpendiculares a la direccion de propagacion de la onda uno a otro.
- La razón del campo eléctrico al campo magnético en una onda electromagnética es igual a la rapidez de la luz.
- Las ondas electromagnéticas portan tanto energía como cantidad de movimiento que se pueden entregar a una superficie.
v=f * (lambda)
Vector de Poynting
Se denomina vector de Poynting al vector cuyo módulo representa la intensidad instantánea de energía electromagnética que fluye a través de una unidad de área perpendicular a la dirección de propagación de la onda electromagnética, y cuyo sentido es el de propagación.
E x B / u0 = S (S eficaz = Intensidad de la onda)
Espectro de ondas electromagnéticas.
El espectro electromagnético incluye ondas que abarcan un amplio rango de frecuencias y longitudes de ondas. Estas ondas tienen varias aplicaciones y características que dependen de sus frecuencias o longitudes de onda.
- Radio.
(Longitud de onda desde 19 cm hasta infinito)
Tienen la menor cantidad de energía.
Los objetos astronómicos con campo magnético emiten ondas de radio.
F= 0 a 10^9 Hz.
- Microondas.
(Longitud de onda de 30cm a 1mm)
Permite medir: Temperatura - humedad.
La usan los celulares.
F=6Hz a 40Ghz
- Infrarrojo.
(Todas las cosas que tengan calor irradian infrarrojo)
(Longitud de onda de 760 a 1000 de nm)
F=10^13 - 10^14 s^-1
La region mas caliente del espectro.
- Visible.
(Longitud de onda de 380 nm a 700nm)
F=10^14 - 10^15
- Ultravioleta.
(Longitud de onda de 10 nm a 400 nm)
F= 3*10^16 Hz
Más cercano a 10 nm son mas dañinos para la piel. Invisible para los humanos.
- Rayos X
(Longitud de onda de 10 a 0,01 nanómetros)
F= 10^17 - 10^18 Hz
- Rayos gamma
(Longitud de onda menores a 10^11 m)
F > 10^19 Hz.
Radiación ionizante.
Graves daños al núcleo de la célula.
Esterilizar.
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