Clase 3 Presentacion ONDAS ELECTROMAGNETICAS

ONDAS ELECTROMAGNETICAS
¿Qué es la Luz?
Pregunta muy común, cuya respuesta se concibió solo
cuando se unificaron los conceptos de electricidad y
magnetismo, descritas por las ecuaciones de Maxwell
que muestran como la variación de un campo eléctrico
con el tiempo generan un campo magnético y
viceversa. La sustentación mutua de estos campos
forman una onda electromagnética que se propaga en
elespacio.
Ejemplos son: la luz visible que emite un filamento
incandescente de un foco, osciladores de microondas

Maxwell predijo en forma teórica la existencia de las
ondas de campo Eléctrico de campo Magnético
( ondas electromagnéticas); pero Hertz generó y
detectó ondas electromagnéticas mediante un
dispositivo donde realizó los experimentos, que
consistió en una bobina de inducción que seconecta
a un trasmisor hecho de dos electrodos esféricos
separados por un estrecho espacio.
De tal manera que la bobina proporciona oleadas de
voltaje a los electrodos, polarizándolos. Estableciendo
oscilaciones en la descarga entre los electrodos, por
ionización del aire, proporcionando más electrones
libres acelerados.

Heinrich Hertz (1857-1894)

Características de las OEM:
Estas ondas transmitentanto energía como cantidad
de movimiento.
Se representan como ondas sinusoidales, que poseen
frecuencia y longitud de onda definidas.
Se diferencian de las ondas mecánicas en que no
requieren de un medio para propagarse; pero tiene
mucho en común y se describen en un lenguaje muy
parecido

ECUACIONES DE MAXWELL (forma
integral)
ECUACIONES DE MAXWELL (forma Integral)

James Clerk Maxwell(1831-1879)

ECUACIONES DE MAXWELL (forma diferencial)
Ley de Gauss

Ley de Gauss para el Magnetismo

Ley de Faraday

Ley de Ampere-Maxwell

ONDAS PLANAS
Las propiedades de las OEM se pueden deducir de las ecuaciones de la
Ley de Ampere y de la Ley de Faraday anteriores; mediante la solución de
la ecuación diferencial de segundo orden obtenidas de estas ecuaciones.
Para comprender completamente lapredicción de las OEM, se debe
suponer una OEM que viaja en dirección X, como se muestra en la figura:

En un punto P cualquiera tanto E como B son funciones
exclusivas del tiempo y la posición (t,x) pues son
ondas polarizadas linealmente.
De tal manera que un conjunto de estas ondas de
fuentes individuales se denomina onda plana. Cuya
superficie que une los puntos de igual fase en cada una
de lasondas se denomina frente de onda, que podría
ser un plano geométrico.
En contraste , una fuente de radiación puntual envía
ondas hacia afuera en todas direcciones. Esto permite
obtener superficies que unen puntos de igual fase,
generando una esfera y se tendrían ondas esféricas.

Estos campos E como B que se relacionan entre sí
por las ecuaciones mencionadas y en el espacio vacío
donde la Cargay la corriente es nula la ecuación
Faraday permanece invariable y la ecuación de
Ampere-Maxwell se convierte en:

La relación entre los campos E y B se obtiene
mediante las ecuaciones diferenciales obtenidas de la
ecuaciones antes mencionadas, así:

De la misma forma se obtienen las ecuaciones que
relacionan los
campos eléctricos y magnéticos:

La similitud de estas dos ecuaciones con laEcuación
General de la Onda permite deducir que:

∂²y/∂x² = (1/ v² )
∂²y/∂t²

La solución de estas dos ecuaciones es una onda
sinusoidal donde las amplitudes de campo E y B
varían con respecto a X y t de acuerdo con las
expresiones siguientes:

Donde:

De todo lo anterior se deducen las siguientes propiedades:
1.- Las soluciones de las ecuaciones de la Ley de Ampere y de
Faraday son similares a lasde ondas mecánicas, donde E y B
satisfacen una ecuación de onda.
2.- Las ondas electromagnéticas viajan a través del espacio
vacío a la rapidez de la luz.
3.-Las componentes de los campos eléctricos y magnéticos de
las OEM planas son perpendiculares entre sí y perpendiculares a
la dirección de propagación de la onda; es decir, que son ondas
transversales.
4.- Las magnitudes de E y B en el...