Taller Fisica Iii Ondas Electromagneticas

Escuela de Física

FÍSICA III
TALLER III: ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
FUNDAMENTOS PREGUNTAS 1. Son las ondas electromagnéticas planas (a) longitudinales o transversales, (b) escalares o vectoriales? 2. Considere una onda electromagnética plana linealmente polarizada. ¿Cuál es el ángulo que hay entre las direcciones de los campos eléctrico y magnético? ¿Cuál es la diferencia de fase entre loscampos? ¿Cómo cambia la dirección de los campos eléctrico y magnético con el tiempo? ¿Como lo hacen sus módulos? 3. Repita la pregunta 2 para el caso de ondas electromagnéticas planas, circularmente polarizadas. 4. Exprese el momentum por unidad de volumen de una onda electromagnética plana en términos del vector ExB. 5. Explique por qué la presión de radiación sobre un absorbente perfecto es la mitadque sobre un reflector perfecto. 6. Para una energía incidente determinada de una onda electromagnética ¿por qué la presión de radiación sobre una superficie reflectora perfecta es dos veces mayor que sobre una superficie absorbente perfecta? 7. Describa el significado físico del vector de Poynting. 8. ¿ Cuál es la fuente fundamental de radiación electromagnética? 9. Un plato vacío de cristal oplástico que se saca de un horno de microondas se siente frío al tacto inmediatamente después de sacarlo. ¿Cómo puede ser esto posible? (Puede suponer que ya pagó su recibo de luz.) 10. A menudo, cuando usted toca la antena interior de un radio o receptor de televisión, la recepción mejora al instante. ¿Por qué? 11. Liste todas las similitudes y diferencias que pueda entre las ondas sonoras y lasondas luminosas. 12. ¿Qué hace una onda de radio a las cargas en la antena de recepción para brindar una señal al radio de su automóvil? 13. .Cuando luz (u otra radiación electromagnética) viaja a través de una región determinada ¿qué es lo que se mueve? 14. ¿Por qué una fotografía infrarrojo de una persona se observa diferente a una fotografía tomada con luz visible PROBLEMAS 1. Una ondaelectromagnética en el vacío tiene una amplitud de campo eléctrico de 220 V/m. Calcule la amplitud de¡ campo magnético correspondiente. 2. a) Emplee la relación B = 0 H para el espacio libre donde m= 0 junto a las propiedades de ondas electromagnéticas planas que viajan en dirección x (dirección de propagación), el campo eléctrico E está en la dirección y, el campo magnético B en la dirección z parademostrar que E H   0  0 . Recuerde que H es la intensidad magnética. b) Calcule el valor numérico de esta proporción y muestre que tiene unidades del SI de ohms. (Debido a que E H  del espacio libre). 3. 4. 5. Muestre que E = f(x - ct) + g(x + ct) satisface la ecuación de onda:

 0  0 =0c, vemos que la razón E/H es igual a la impedancia

 2E  2E , donde f y g son funciones cualesquiera.  0 0 x 2 xt 2
0 0 donde  es la constante

La amplitud de campo magnético de una onda electromagnética es 5.4 x 10-1T. Calcule la amplitud de campo eléctrico si la onda está viajando a) en el espacio libre y b) en un medio en el cual la velocidad de la onda es 0.8c. La velocidad de una onda electromagnética que viaja en una sustancia transparente es v  1 dieléctrica de la sustancia.Determine la velocidad de la luz en el agua, la cual tiene una constante dieléctrica a frecuencias ópticas de 1.78. Calcule el valor máximo del campo magnético en un medio donde la velocidad de la luz es dos tercios de la velocidad de la luz en el vacío y la amplitud del campo eléctrico tiene un valor máximo de 7.6 mV/m. Escriba expresiones para los campos eléctrico y magnético de una ondaelectromagnética plana sinusoidal que tiene una frecuencia de 3.00 GHz y viaja en la dirección x positiva. La amplitud del campo eléctrico es 300 V/m. Verifique que las siguientes ecuaciones son soluciones para las ecuaciones

6. 7. 8.

E  Emáx coskx  wt 
9.

B  Bmáx coskx  wt  .

2B  2E  2E 2 B y , respectivamente:  0 0   0 0 x 2 xt 2 x 2 xt 2

En unidades del SI, el...