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Capítulo 34
Ondas Electromagnéticas
Para un vacio, empezando de las ecuaciones de Maxwell se pueden derivar ecuaciones de onda para los campos eléctricos y magnéticos.
Estas ecuaciones están acopladas de tal manera que las ondas eléctricas y magnéticas están acopladas.
Los campos quedan perpendiculares y perpendiculares a la dirección de propagación (ondas transversales).
Tienen la misma fase (usualmente la ponemos como cero).
Para un vacio, empezando de las ecuaciones de Maxwell se pueden derivar ecuaciones de onda para los campos eléctricos y magnéticos.
La velocidad de las ondas resulta coincidir con la velocidad de la luz. Tremendo descubrimiento: La luz es una onda electromagnética.
Estas ecuaciones están acopladas de tal manera que las ondas eléctricas y magnéticas están acopladas.
Tienen la misma fase (usualmente la ponemos como cero).
Las amplitudes están relacionadas.
Estas ondas tienen una diversidad de frecuencias pero una naturaleza común.
La frecuencia (longitud de onda) determina sus características específicas.
La Onda Electromagnética Transmite EnergíaLa densidad de energía en el campo eléctrico es igual a la del campo magnético.
La Onda Electromagnética Transmite EnergíaLa cantidad más importante es la energía que incide sobre unidad de área en unidad de tiempo. A esto se le llama la intensidad.
El vector de Poynting recoge este concepto y además nos da la dirección de propagación de la onda electromagnética.
La intensidad (I) es el valor promedio de la magnitud de S.
La Onda Electromagnética Transmite EnergíaLa relación entre S y las magnitudes de E y B es sencilla.
Al promediar (para hacer la conección con I), es útil usar los valores rms de los campos lo cuál me da ecuaciones más sencillas.
Se puede escribir en términos solo de E.
Esta ecuación es igualita que la de arriba!! Lo que debemos recordar es que la intensidad es igual al promedio de Poynting.
Intensidad de la Onda
Relación con Distancia Para una Fuente Puntiforme
Ejemplo – Estación de RadioPara una fuente que irradia uniformemente en todas las direcciones, los frentes de onda son esferas. Si no hay absorción de la onda, la potencia a una distancia r tiene que ser igual a la potencia de la fuente.
En la práctica muchas veces no se dan estas condiciones exactamente, pero siempre la intensidad tiende a disminuir con el cuadrado de la distancia.
Qué pasa Cuando la Onda Viaja en un MaterialTodavía se cumple f λ = v.
La frecuencia es la misma que cuando viaja en un vacío.
La velocidad de la onda es menor que en el vacío.
Obviamente, la longitud de onda también es menor.
El índice de refracción, n, es la característica del material (medio) que determina v y λ. n es mayor de 1 para todos los materiales. n es igual a 1 para el vacío. También se toma aproximadamente igual a 1 para el aire.
Qué pasa Cuando la Onda Encuentra Otro Material? Una Interfase?
Como cualquier onda, parte de la onda es reflejada y parte entra al otro material pero su dirección es afectada.
Ley de Refracción (Snell)
Lo que Ocurre en Refracción Depende de los Indices de Refracción
Ejemplo – Reflección Especular (Superficie Suave) - Imagen
Reflección No-Especular (Superficie Aspera) – No Imagen
EJEMPLOS
Reflección Interna Total
Mejor Nombre - Falta de Refracción
Dos condiciones
nin > nout
in > c
donde c es el ángulo crítico definido por
sin c = nout / nin .
c es el ángulo de incidencia para el
cuál el ángulo refractado es 90°.
Ejemplo – Fibra Optica
Ejemplo – Fibra Optica
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