Ondas Electromagneticas

Onda electromagnética

Es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio. A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por el vacío a la velocidad de la luz y transportan energía a través del espacio.

Las ondas luminosas son ondas electromagnéticas cuya frecuencia está dentro del rango de la luz visible. Los campos electromagnéticos al "excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos.

Ejemplos de ondas electromagnéticas:

1) Las señales de radio y televisión.

2) Ondas de radio provenientes de la Galaxia.

3) Microondas generadas en los hornos microondas.

4) Radiaciones infrarrojas provenientes de cuerpos a temperatura ambiente.

5) La luz.

6) La radiación Ultravioleta proveniente del Sol, de la cual la crema anti solar nos protege la piel.

7) Los Rayos X usados para tomar radiografías del cuerpo humano.

8) La radiación Gama producida por núcleos radioactivos.

Las ondas electromagnéticas son transversales; las direcciones de los campos eléctrico y magnético son perpendiculares a la de propagación.

Espectro electromagnético:

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite o absorbe una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.

El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo, aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.

Si bien la Óptica se inició como una rama de la física distinta del electromagnetismo en la actualidad se sabe que la luz visible parte del espectro electromagnético, que no es más que el conjunto de todas las frecuencias de vibración de las ondas electromagnéticas. Los colores visibles al ojo humano se agrupan en la parte del "Espectro visible"

Diagrama del espectro electromagnético, mostrando el tipo, longitud de onda con ejemplos, frecuencia y temperatura de emisión de cuerpo negro.

TEORIA CORPUSCULAR

Esta teoría se debe a Newton (1642-1726). La luz está compuesta por diminutas partículas materiales emitidas a gran velocidad en línea recta por cuerpos luminosos. La dirección de propagación de estas partículas recibe el nombre de rayo luminoso.

La teoría de Newton se fundamenta en estos puntos:

• Propagación rectilínea: La luz se propaga en línea recta porque los corpúsculos que la forman se mueven a gran velocidad.

• Reflexión: se sabe que la luz al chocar contra unos espejos se refleja. Newton explicaba este fenómeno diciendo que las partículas luminosas son perfectamente elásticas y por tanto la reflexión cumple las leyes del choque elástico.

• Refracción: El hecho de que la luz cambie la velocidad en medios de distinta densidad, cambiando la dirección de propagación, tiene difícil explicación con la teoría corpuscular. Sin embargo Newton supuso que la superficie de separación de dos medios de distinto índice de refracción ejercía una atracción sobre las partículas luminosas, aumentando así la componente normal de la velocidad mientras que la componente tangencial permanecía invariable.

Según esta teoría la luz se propagaría con mayor velocidad en medios más densos. Es uno de los puntos débiles de la teoría corpuscular.

Modelo ondulatorio:

Fue idea del físico holandés C. Huygens en el año 1678, describe y explica lo que hoy se considera como leyes de reflexión y refracción. Define a la luz como un movimiento ondulatorio semejante al que se produce con el sonido.

Propuso el modelo ondulatorio, en el que se defendía que la luz no era más que una perturbación ondulatoria, parecida al sonido, y de tipo mecánico pues necesitaba un medio material para propagarse. Supuso tres hipótesis:

1. todos los puntos de un frente de ondas eran centros emisores de ondas secundarias;

2. de todo centro emisor se propagaban ondas en todas direcciones del espacio con velocidad distinta en cada medio;

3. como la luz se propagaba en el vacío y necesitaba un material perfecto sin rozamiento, se supuso que todo el espacio estaba ocupado por éter, que hacía de soporte de las ondas.

La teoría de Huygens fue olvidada durante un siglo debido a la gran autoridad de Newton.

En 1801 el inglés T. Young dio un gran impulso a la teoría ondulatoria explicando el fenómeno de las interferencias y midiendo las longitudes de onda correspondientes a los distintos colores del espectro. La teoría corpuscular era inadecuada para explicar el hecho de que dos rayos luminosos, al incidir en un punto pudieran originar oscuridad.

Leyes de la refracción:

Un rayo luminoso que pasa de un medio a otro se desvía de su dirección inicial en la superficie de separación de ambos medios. Este fenómeno se denomina refracción.

Cuando un rayo de luz llega a la superficie de separación de dos medio, se divide en dos porciones: una se refleja y otra penetra en el nuevo, sufriendo una desviación (se refracta). Este cambio de dirección de debe a la diferente velocidad que tiene la luz en los distintos medios. El rayo que llega se denomina rayo incidente y el que sale rayo refractado. La perpendicular a la superficie de separación de loa dos medios se llama normal.

Las leyes de refracción son dos:

 el rayo incidente, la normal y el rayo refractado están situados en un mismo plano.

 Existe una relación constante entre el ángulo de incidencia y el de refracción, de modo que al aumentar el uno aumenta al otro, y a un ángulo de incidencia dado le corresponde siempre el mismo ángulo de refracción.

Siendo n el índice de refracción. Dicho índice se define como el cociente entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción, y es una constante.

Reflexión de la luz: Ley de Snell.

Podemos definir reflexión como la desviación que experimenta los rayos al incidir sobre una superficie bien pulimentada o espejo. Hoy dia los espejos se fabrican con vidrio, recubierto de una capa de amalgama de estaño o de una película de plata.

Dado un espejo, al rayo que incide sobre el lo denominamos rayos perpendicular en el punto en que el reyo incide, esta recibe el normal. El ángulo de incidencia es el formado por el rayo incidente y la normal. El ángulo de reflexión es el formado por el rayo reflejado y la normal.

Existen dos leyes que rigen la reflexión:

a) El rayo incidente, el reflejado t la normal a la superficie en el punto de incidencia se encuentran en el mismo plano.

b) El Angulo de reflexión es igual al de incidencia.

Reflexión total en un chorro de agua

ESPEJOS PLANOS:

Los espejos son superficies muy pulimentadas, con una capacidad reflectora del 95% o superior de la intensidad de la luz incidente. Consideremos un rayo de luz que se refracta desde un medio de índice n a otro hipotético de índice de refracción –n. Esos rayos llegaran al ojo y se concentraran en la retina, de forma que ve un punto. Por tanto, el ojo recibirá varios rayos que parecen provenir de un punto que se encuentra detrás del espejo.

En un espejo plano las posiciones x y x´ de un objeto y su imagen están relacionadas: x = x´

La imagen es virtual, pues se forma con las prolongaciones de los rayos.

ESPEJO ESFERICO :

Un espejo esférico es aquel cuya superficie es una porción esférica para reflejar la luz que esta mas hundida en el centro que por los bordes. Los espejos esféricos no forman imágenes perfectas como los planos pero tienen sobre ellos la ventaja de que emita los planos producen siempre imágenes del mismo tamaño que el objeto, los esféricos pueden producir imágenes aumentadas o reducidas.

El aumento del espejo será A =y´/y y dependerá de la curvatura del espejo y de la posición del objeto.

Obtención de imágenes en espejos.

Los espejos son superficies lisas y muy refractantes. Pueden ser superficies muy pulidas de metal o superficies donde se ha aplicado una fina capa metálica. Las imágenes se forman por reflexión de los

rayos de luz que proceden del objeto cuando se ilumina por el Sol o cualquier otra fuente artificial.

 Las imágenes que se forman a partir de los rayos reflejados o refractados son imágenes reales.

 Las imágenes formadas a partir de las prolongaciones de los rayos son imágenes virtuales.

 Llamaremos

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