Ondas Electromagnéticas

Ondas electromagnéticas
Prof. Rodolfo D. LAURET

Prof. Rodolfo D. LAURET

Definición:
Las ondas electromagnéticas (O.E.M.) son la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio. Ésta es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de las ondas mecánicas,las O.E.M. no necesitan de un medio material para propagarse, es decir que pueden desplazarse por el vacío. Durante el siglo XIX se creía que existía el éter, a través del cual viajaba la luz. Albert Michelson (1852-1931) y Edward Morley (1838-1923) fueron los primeros en demostrar en 1887 que el éter no existía, experimento de constituiría posteriormente la base experimental de la teoría de larelatividad especial de Einstein.

A. Michelson

E. Morley

Las O.E.M. son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento del complejo mundo actual. Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía. Su velocidad de propagación es constante y muy alta pero no infinita. Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una estrella lejana hacetanto tiempo que quizás esa estrella ya haya desaparecido. Los campos electromagnéticos al "excitar" las células (conos y bastones) de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos.

Origen, formación y caracterización:
Las cargas eléctricas al ser aceleradas originan ondas electromagnéticas: el campo eléctrico (E)variable originado por la carga acelerada genera un campo magnético (B) variable y éste a su vez genera uno eléctrico. Ambos campos son vectoriales y están en fase, o sea que alcanzan sus valores máximos y mínimos al mismo tiempo. Estos campos oscilan perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de propagación y pueden abandonar las fuentes que los generan y viajar a través del espacio(como en la antena de una radio). De esta forma, las O.E.M. se propagan en el vacío sin soporte material y con una velocidad que fue origen de discusiones a través de la historia.

Prof. Rodolfo D. LAURET

Las O.E.M. son todas semejantes (independientemente de cómo se formen) y sólo se diferencian en su longitud de onda (λ) y frencuencia (f), y transmiten energía. La vibración de los campos Ey B puede ser captada y absorberse (es como se detecta una señal de radio o televisión). El descubrimiento de las O.E.M. fue uno de los avances más importantes del siglo XIX. Cuando James Clerk Maxwell postuló la existencia de estas ondas, consiguió aclarar el problema de la naturaleza de la luz, y además unir la electricidad, el magnetismo y la óptica en una misma rama. Sin embargo no pudodemostrar su existencia. Fue Heinrich Rudolf Hertz en 1887 el primero en producir O.E.M. y con ello confirmar las leyes de Maxwell.

J.K. Maxwell (1831-1879)

H.R. Hertz (1857-1894)

Naturaleza de la luz:
La naturaleza física de la luz ha sido uno de los grandes problemas de la ciencia. Desde la antigua Grecia se consideraba la luz como algo de naturaleza corpuscular: eran “pelotitas” las queformaban el rayo luminoso. Así explicaban fenómenos como la reflexión y refracción de la luz. Newton en el siglo XVIII defendió esta idea. En 1678, Christiaan Huygens (1629-1695) postula su modelo ondulatorio para la luz. Con este modelo se explicaban fenómenos como la interferencia y la difracción, que el modelo corpuscular no era capaz de explicar.

Prof. Rodolfo D. LAURET

Así la luz era unaonda longitudinal, pero como las ondas longitudinales necesitan un medio para poder propagarse, surgió el concepto de éter, un medio en el cual “estamos inmersos y que es necesario para que la luz se propague”. Esto trajo aún más problemas, y la naturaleza del éter fue un quebradero de cabeza para muchos científicos. La solución al problema la dio Maxwell en 1865 proponiendo su teoría para las...