ENERGÍA Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

2. ENERGÍA Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO DE
LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
 Sabemos que, existe energía asociada con las ondas electromagnéticas; tomemos como
ejemplo la energía de la radiación solar. También en aplicaciones prácticas de las ondas
electromagnéticas —como los hornos de microondas, los trasmisores de radio y rayos
láser para cirugía ocular— utilizan la energía que esas ondas transportan.
 Las ecuaciones indican que en una región de espacio vacío donde están presentes los
campos y la densidad total de energía u está dada por;
𝑢 =
1
2
𝜖0 𝐸2
+
1
2𝜇0
𝐵−
2
donde 𝜖0 y 𝜇0 son, respectivamente, la permitividad y la permeabilidad del espacio libre.

3. Para las ondas electromagnéticas en el vacío, las magnitudes E y B están relacionadas
por;
𝐵 =
𝐸
𝑐
= 𝜖0 𝜇0 𝐸
 Al combinar la ecuación anterior y esta, se puede expresar la densidad de energía
u en una onda electromagnética simple en el vacío como;
u =
1
2
𝜖0 𝐸2 +
1
2𝜇0
𝜖0 𝜇0 𝐸 2 = 𝜖0 𝐸2
 Esto demuestra que en el vacío, la densidad de energía asociada con el campo E
en nuestra onda simple es igual a la densidad de energía del campo B . En general,
la magnitud del campo eléctrico E es función de la posición y el tiempo.

4. A
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
PROPAGACIÓN GENERADA CARACTERÍSTICAS
RADIACIÓN
ELECTROMAGNÉTICA
ESPACIO
PARTÍCULAS
ELÉCTRICAS
PARTÍCULAS
MAGNÉTICAS
OSCILANDO
PROPAGACIÓN FRECUENCIA LONGITUD ONDA
VIAJAN A TRAVÉS
DEL ESPACIO
VELOCIDAD DE LA
LUZ
OSCILAN ENTRE
104
RANGO DE
FRECUENCIA SE
AGRUPAN
VARIAN SU
LONGITUD
103 (ONDA RADIO)
10-12(RAYOS GAMA)
¿QUÉ
MEDIMOS?
VECTOR
LONGITUD DE
ONDA
VELOCIDAD
ENERGÍA
REPRESENTA INTENSIDAD
ELECTROMAGNÉTICA
ANALIZADA EN FUNCIÓN DE
VELOCIDAD DE LA ONDA Y LA
FRECUENCIA
EL VALOR DE LA LUZ
299.792.458 m/s aprox.
SE MIDE INVERSAMENTE SU
FRECUENCIA Y CONSTANTE DE
PLANCK
de
A través
por
es
y según entre

5. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
ESTACIONARIAS
 Las ondas electromagnéticas se reflejan; la superficie de un conductor (como una
lámina metálica pulida) o de un dieléctrico (como una hoja de vidrio) pueden servir
como reflectores. El principio de superposición se cumple para las ondas
electromagnéticas igual que para los campos eléctricos y magnéticos. La
superposición de una onda incidente y una onda reflejada forma una onda
estacionaria.

6. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
ESTACIONARIAS
ONDAS INMÓVILES FORMA
PERMANECEN CONFINADAS EN UN
ESPACIO
NODOS
ONDAS DE VIBRACIÓN
PRODUCE
LA SUMA DE UNA ONDA Y SU ONDA
SOBRE UN MISMO EJE
INTERFERECNIA DE DOS ONDAS
IGUAL:
_AMPLITUD
_LONGITUD
SENTIDO OPUESTO DE UN MEDIO
AMPLITUD
POSICIÓN
son se
llamadas
son
se
por
por
con
avanzan
la
depende

7. ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
 Las ondas electromagnéticas cubren un espectro extremadamente amplio de
longitudes de onda y frecuencia. Este espectro electromagnético incluye las ondas
de radio y televisión, la luz visible, la radiación infrarroja y ultravioleta, los rayos x
y los rayos gamma. Se han detectado ondas electromagnéticas con frecuencias
desde 1 hasta 1024
Hz.
 A pesar de las muchas diferencias en su uso y medios de producción, todas son
ondas electromagnéticas con la misma rapidez de propagación (en el vacío), c =
299,792,458 m/s. Las ondas electromagnéticas difieren en frecuencia f y longitud
de onda 𝜆, pero la relación c = 𝜆f en el vacío se cumple para cada una.

8. APLICACIONES;
 Nosotros sólo podemos detectar directamente una parte muy pequeña del
espectro con nuestro sentido de la vista, y a ese intervalo lo denominamos luz
visible.
 Nuestro sistema de comunicaciones globales depende de las ondas de radio: la
radio AM utiliza ondas con frecuencias de 5.4 * 105 Hz a 1.6 * 106 Hz, mientras
que las emisiones de radio en FM tienen lugar en las frecuencias de 8.8 * 107 Hz
a 1.08 * 108
Hz. (Las emisoras de televisión usan frecuencias que incluyen la
banda de FM.) Las microondas también se utilizan para la comunicación (por
ejemplo, en los teléfonos celulares y las redes inalámbricas) y en los radares
meteorológicos con frecuencias cercanas a 3 * 109 Hz).
 Los rayos gamma, que tienen una gran cantidad de energía, se utilizan en
medicina para destruir células cancerosas.

9. ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
ES
CONJUNTO
ONDAS
LONGITUD
DE ONDA (ƛ)
VELOCIDAD
(v)
FRECUENCIA
(f)
RADIACIÓN
INFRARROJA
RAYOS X
RAYOS
GAMA
RADIO Y
TELEVISIÓN
LUZ VISIBLE: COMO
ONDA
ELECTROMAGNÉTICA
LUZ BLANCA
DISTINTAS PARTES
RANGO
TODAS LAS LONGITUD DE
ONDA VISIBLES
SENSACIÓN DE COLORES
FRECUENCIA
LONGITUD DE
ONDA
750 A 430 THz
400 a 700 nm
v=c=ƛ,f f
v
LONGITUD
DE ONDA
CONSTANTE
VARIABLES
difieren entre sí
Se cumple solo en el vacío
teniendo la misma velocidad
de propagación
un
de
puede ser
tienen también
es
son
la
los
incluye
evocan
desu
de
de
la

10. Ejercicios
a) Cierta noche, durante una visita a una joyería, usted sostiene un diamante
contra la luz de una lámpara del alumbrado público. El vapor de
sodio caliente de la lámpara emite luz amarilla con frecuencia de 5.09x1014 Hz.
Determine la longitud de onda en el vacío, la velocidad de
propagación de la onda en el diamante y la longitud de onda en este último.
A esa frecuencia, el diamante tiene las propiedades K=5.84 y
km=1.00.
b) Una onda de radio con frecuencia de 90.0 MHz (en la
banda de radio de FM) pasa del vacío hacia un núcleo de ferrita aislante
(un material ferromagnético que se utiliza en los cables de computadora
para eliminar la interferencia de radio). Determine la longitud de onda
en el vacío, la rapidez de propagación de la onda en la ferrita, y la longitud
de onda en la ferrita. A esta frecuencia, la ferrita tiene propiedades
K=10.0 y km=1000.