Ondas electromagnéticas
- ¿Qué es una onda electromagnética?
- Características de una onda electromagnética.
- Los diferentes tipos de ondas electromagnéticas.
- Propagación de una onda electromagnética en el vacío.
- Propagación de una onda electromagnética en la materia.
- La energía de una onda electromagnética.
- Emisión y absorción de una onda electromagnética.
- Aspecto corpuscular
¿Qué es una onda electromagnética?
Definición: una onda electromagnética es una onda periódica que propaga variaciones en el campo magnético y el campo eléctrico.
Nota
La noción de «campo» se aborda solo en la primera clase S, pero aquí podemos limitarnos a admitir que los campos eléctricos y magnéticos son propiedades físicas del espacio en relación con las interacciones eléctricas y magnéticas.
No es una onda mecánica, este tipo de onda no necesita medio material para propagarse (pueden cruzar los espacios interplanetarios, interestelares e intergalácticos)
Características de una onda electromagnética.
Como todas las ondas periódicas, se caracteriza por:
- su periodo T (poco usado)
- su frecuencia ν
- su longitud de onda λ
- su amplitud (prefiere usar la noción de intensidad de luz I)
- su velocidad c
Estas cantidades están unidas por las relaciones habituales:
- La frecuencia es la inversa del período: ν = 1 / T
- El período es, por lo tanto, el inverso de la frecuencia: T = 1 /ν
- La longitud de onda es la distancia sobre la cual la onda se propaga durante la duración de un período a partir del cual la relación λ= c.T pero también tenemos miedo de expresarlo de acuerdo con la frecuencia λ= c /ν.
Los diferentes tipos de ondas electromagnéticas.
Las propiedades de las ondas electromagnéticas, su percepción, sus interacciones con la materia, su propagación en diferentes entornos, sus aplicaciones prácticas, dependen del valor de su longitud de onda (y, por lo tanto, también de su frecuencia y período), esto lo que llevó a definir diferentes intervalos de longitud de onda para distinguir diferentes tipos de ondas.
Propagación de una onda electromagnética en el vacío.
Las ondas electromagnéticas no necesitan soporte material para existir y pueden propagarse en el vacío.
Cualquiera sea su frecuencia, se propagan allí a la misma velocidad que la luz visible, es decir, una velocidad:
c = 299,792,458 m / s
o aproximadamente c = 3.00.108m / so 3.00.105 5 km / s
Propagación de una onda electromagnética en la materia.
Las ondas electromagnéticas pueden propagarse en ciertos entornos materiales y no en otros. Según sus frecuencias se puede mostrar un asunto:
- transparente (posible propagación)
- opaco (no propagación, las ondas son completamente absorbidas, difundidas o reflejadas)
En un medio transparente, la velocidad es variable, depende de la naturaleza química del medio pero también de parámetros físicos como temperatura, presión, densidad, etc. Cada medio transparente se caracteriza por su índice de refracción «n» que a veces depende de la frecuencia y que permite expresar la velocidad en el medio: cmedio = cvacio/ n
La energía de una onda electromagnética.
Como todas las ondas, las ondas electromagnéticas propagan energía, que depende de la frecuencia:
cuanto mayor es la frecuencia, mayor es la energía propagada
Dado que λ= c /ν cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es la energía. En consecuencia, las radiaciones más energéticas en el espectro electromagnético son los rayos gamma, mientras que las menos energéticas son las ondas de radio.
A nivel del espectro visible podemos decir que las luces moradas son más enérgicas que las rojas.
Emisión y absorción de una onda electromagnética.
La emisión o absorción de ondas electromagnéticas por la materia es posible durante la transición entre diferentes «niveles de energía»:
La transición a un nivel de energía más bajo libera energía y, por lo tanto, emite una onda electromagnética.
El paso a un nivel de energía más alto requiere una ganancia de energía y, por lo tanto, la absorción de una onda electromagnética.
Aspecto corpuscular
Las ondas electromagnéticas pueden considerarse bajo ciertas condiciones como un flujo de partículas (de corpúsculos) llamados fotones. La noción de «fotón» nos permite interpretar esta característica de la luz y, en particular, intercambiar energía para que funcione con la materia.
