Magnetizacion

II. EL MAGNETISMO Y LA LUZ (DESCRIPCIÓN MACROSCÓPICA)

INTRODUCCIÓN:

EL ELECTROMAGNETISMO CLÁSICO

EN ESTE capítulo deseamos presentar un panorama a vuelo de pájaro de los aspectos macroscópicos del magnetismo. Los científicos entienden que la forma macroscópica de describir un fenómeno cualquiera es hallar una ley que reúna en un postulado simple una serie de observaciones que elexperimentador ha realizado de manera sistemática. Estas observaciones sólo involucran variables macroscópicas o fenomenológicas, que son las que se pueden definir operacionalmente, y sus relaciones. Nótese que en la descripción macroscópica no se hace referencia a ningún modelo o mecanismo microscópico más fundamental. La ley fenomenológica permite predecir nuevos fenómenos que, si son observadosexperimentalmente, harán que la misma sea validada. Sin embargo, las relaciones entre las variables se obtienen por medio del experimento y no se deducen de la teoría.

El electromagnetismo clásico es un ejemplo claro de teoría macroscópica, y logró su formulación final junto con la termodinámica del siglo XIX. Específicamente, en este capítulo veremos cómo una serie de observaciones realizadas apartir del siglo XVIII condujeron a la formulación de ciertas leyes generales.

Como vimos en el bosquejo histórico, diversos científicos lograron explicar y predecir nuevos fenómenos con estas leyes; así, con el paso del tiempo, y gracias al genio de Faraday y sobre todo al de Maxwell, se logró una síntesis maravillosa que dio pie al nacimiento de la teoría electromagnética. Esta síntesis, a suvez, estimuló la formulación de nuevos experimentos que desembocaron en los experimentos de Hertz y en las maravillosas tecnologías de nuestro siglo. Al mismo tiempo, y desde un punto de vista científico, tres ramas de la ciencia: electricidad, magnetismo y óptica, quedaron reunidas en un esquema conceptual poderoso que llevó al joven Einstein a crear su teoría de la relatividad especial.

Ellector curioso se habrá preguntado por qué las leyes macroscópicas tienen determinada forma y no otra. Junto con esta pregunta se plantea otra íntimamente relacionada con ella y que tiene que ver con un punto fundamental. Es verdad que las leyes macroscópicas nos proporcionan las relaciones entre las cantidades físicas. Tal y como lo mencionamos anteriormente, estas cantidades deben serdeterminadas experimentalmente o por otro método. La pregunta a que nos referimos está relacionada con cómo se pueden calcular estas cantidades físicas a partir de modelos microscópicos o, como dicen los físicos, "a partir de primeros principios". Nótese que aquí interviene una descripción a nivel atómico o subatómico que debe, al menos ésa es la esperanza, fundamentar las leyes macroscópicas y lasrelaciones constitutivas (en el sentido de definición) que gobiernan las cantidades físicas que tienen una realidad experimental tangible.

Hechas estas aclaraciones, procederemos a describir las leyes fundamentales del electromagnetismo, así como la síntesis realizada por Maxwell, y de allí pasaremos a describir cómo estas leyes permitieron la explicación del fenómeno luminoso y de otros muchosfenómenos relacionados con él. Para esto haremos hincapié en los conceptos de campo, materia y radiación, ya que éstos forman la base de la descripción de los fenómenos electromagnéticos. Por supuesto, pondremos un énfasis especial en la parte magnética, así como en el estudio de materiales magnetizados.

Un último comentario puede serle útil al lector. Como describimos en el capítulo I, el hombreempezó a notar que ciertos materiales como la magnetita tenían propiedades que ahora llamamos magnéticas. Antes de la revolución científica, el estudio de estos materiales ya había atraído la atención de los científicos. A partir del siglo XIII y culminando en la obra de Faraday y Maxwell, se desarrolló el concepto de campo magnético (y eléctrico) que demostró ser fundamental para el avance del...