El documento resume las principales características de las ondas electromagnéticas. Explica que son ondas que se propagan a la velocidad de la luz y que fueron predichas por la teoría electromagnética de Maxwell. Describe el experimento clave de Hertz que confirmó la existencia de estas ondas y sus propiedades de longitud de onda, frecuencia y amplitud. Finalmente, resume las diferentes regiones del espectro electromagnético.

1. Colegio Salesiano Concepción Departamento de Ciencias/Física Nivel 4°medio Integrantes: -Wladimir Arias Riquelme -Jorge Canales Zambrano -Alejandro Mardones Sanhueza -Ignacio Pavez Sharp Curso: 4°E Profesor: Paulina Sanhueza Silva Fecha: 24 de Septiembre de 2010

2. Temario: 1. Definición de onda. 2. La teoría electromagnética de Maxwell. 2.1. Experimento de Hertz. 3. Emisión y propagación de las ondas electromagnéticas. 4. Características de las ondas electromagnéticas. 4.1. Velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas. 4.2. Las ondas electromagnéticas poseen longitud, frecuencia, periodo y amplitud. 4.3. Las ondas electromagnéticas son sinusoidales. 5. Espectro electromagnético.

3. Definición de Onda Electromagnética Una 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. Las ondas luminosas son ondas electromagnéticas cuya frecuencia está dentro del rango de la luz visible.

4. La teoría electromagnética de Maxwell El escoses James Clerk Maxwell, nacido en el 13 de julio de 1831 y fallecido en 1879, pudo explicar fenómenos relacionados con las perturbaciones que se generan alrededor de un espacio originados por una corriente .

5. Esto es explicado a través de su teoría electromagnética, en la cual establece una síntesis de todos los descubrimientos anteriores, sintetizó las obras de Oersted, Ampere, Gauss, Faraday, entre otros, que dio como resultado la unión de los fenómenos eléctricos, magnéticos y luminosos. Sus resultados se resumen en cuatro ecuaciones tan fundamentales para la física como lo son las leyes de newton.

6. Leyes de Maxwell Las cargas eléctricas generan campos eléctricos cuyas líneas de fuerza tienen comienzo y fin. No es posible aislar los polos magnéticos debido a que las líneas de campo son cerradas sobre si mismas, sin inicio ni fin. Un campo magnético variable induce un campo eléctrico variable. Un campo magnético puede ser producido por una corriente eléctrica o por un campo eléctrico variable.

7. Maxwell plantea en su teoría la existencia de un campo magnético formado por campos eléctricos y magnéticos que se propagarían por el espacio. Entre los supuestos de esta teoría destacan dos: 1. Existen ondas electro magnéticas que se caracterizan por propagarse a la velocidad de la luz. 2. Las ondas electromagnéticas son emitidas por cargas eléctricas aceleradas.

8. Experimento de Hertz Hacia 1887, el físico alemán Heinrich Hertz nacido en el año 1857 y muerto en el año 1894, utilizando fuentes eléctricas logro generar y detectar ondas cuyas características se ajustaban a las predichas por la teoría electromagnética de Maxwell.

9. Experimento de Hertz

10. Conclusiones del experimento de Hertz Para comprobar la naturaleza ondulatoria de las interacciones observadas, Hertz agrego una superficie metálica reflectora a su experimento, de modo de generar una onda estacionaria con nodos y antinodos. Después de su experimento Hertz llego a las siguientes conclusiones: El oscilador emisor emite energía que se propaga hasta el detector en forma de ondas. Estas ondas tienen una frecuencia y una longitud de onda tales que su velocidad de propagación es la misma con la que se propaga la luz en el vacío.

11. Los resultados experimentales obtenidos por Hertz coincidían plenamente con las predicciones de Maxwell. Hertz había comprobado la existencia de las ondas electromagnéticas.

12. Características de una onda electromagnética: A partir de las ecuaciones de Maxwell, se deduce que la rapidez de la propagación de una onda electromagnética es una constante de proporcionalidad C entre el campo magnético y el campo eléctrico. Dicho valor es: = 2.99*10 m/s Por lo tanto, las ondas electromagnéticas se propagan con la misma rapidez que la luz . El valor numérico depende de las propiedades del medio.

13. Frecuencia: La frecuencia de una onda responde a un fenómeno físico que se repite cíclicamente un número determinado de veces durante una unidad de tiempo , su unidad de medida es el ciclo o hertz (Hz) por segundo, tal como se puede observar en la siguiente ilustración. Longitud de onda: La longitud de una onda es, como su propio nombre indica, una longitud, es decir; una distancia horizontal existente entre dos picos consecutivos o dos valles consecutivos . Amplitud de onda: La amplitud constituye el valor máximo que puede alcanzar la cresta de una onda. El punto de menor valor recibe el nombre de valle, mientras que el punto donde el valor se anula al pasar, se conoce como “nodo”.

14. Para su propagación, las ondas electromagnéticas no requieren de un medio material específico, pues incluso por el espacio extraterrestre. Absorción y Emisión : Cuando las ondas de radiación pasan a través de un gas los átomos o moléculas que lo componen pueden absorber parte de esta energía, para que luego estas partículas puedan emitir dicha energía en forma de luz. Reflexión: Así como las ondas del espectro visible son reflejadas por superficies como el agua o los espejos, las ondas electromagnéticas también lo son. Ley de Reflexión: a) El ángulo de la incidencia mide lo mismo que el ángulo de reflexión. b) Las direcciones de incidencia, reflexión y la normal están todas en un mismo plano.

15. Refracción: Es un fenómeno que se presenta cuando la onda cambia de medio de propagación. En este fenómeno la onda cambia de velocidad y longitud de onda, pero su frecuencia permanece constante. Se cumple: f 1 =f 2 V 1 = V 2

16. Interferencia: Cuando dos ondas de la misma frecuencia y dirección se encuentran, la onda resultante será la suma de ambas, a esto se le denomina Interferencia Constructiva (figura a). Cuando dos ondas tienen la misma amplitud y están fuera de fase 180 grados, es decir, el pico de una coincide con el valle de otra, las dos ondas se cancelan a esto se le denomina Interferencia Destructiva (figura b) . Figura a Figura b

17. Difracción: Cuando una onda electromagnética pasa por un obstáculo en el espacio la onda es desviada alrededor del objeto. Las ondas se polarizan , lo que consiste en reducir todos los planos de vibración de la onda a uno solo, esto sólo ocurre en ondas transversales. Las ondas electromagnéticas son sinusoidales y transversales, ya que el campo eléctrico y magnético que generan forman ángulos perpendiculares.

18. Espectro electromagnético