Módulo IV Ondas electromagnéticas

Radiación electromagnética ¿Cómo está compuesta? ¿Cómo se propaga? ¿Cuáles son sus propiedades?

La Luz del Sol

Descomposición de la Luz En 1666 Isaac Newton descompone la luz utilizando un prisma En 1666 Isaac Newton descompone la luz utilizando un prisma Isaac Newton ( ) 1666

Magnetismo y Electricidad En 1820 Crhistian Oersted descubre que la corriente eléctrica produce magnetismo En 1820 Crhistian Oersted descubre que la corriente eléctrica produce magnetismo Hans Crhistian Oersted ( ) 1820

En 1831 Michael Faraday produce electricidad a partir de magnetismo En 1831 Michael Faraday produce electricidad a partir de magnetismo Magnetismo y Electricidad 1831

Ondas Electromagnéticas En 1865 James Clerk Maxwell descubre la conexión entre los dos fenómenos En 1865 James Clerk Maxwell descubre la conexión entre los dos fenómenos Formula la teoría de las Ondas Electromagnéticas Formula la teoría de las Ondas Electromagnéticas La luz es una de ellas La luz es una de ellas 1865

VELOCIDAD Longitud de onda ONDAS DE MATERIA ELECTRO- MAGNÉTICAS MECÁNICAS ELÁSTICAS FRECUENCIA

VELOCIDAD Longitud de onda ONDAS DE MATERIA ELECTRO- MAGNÉTICAS MECÁNICAS ELÁSTICAS FRECUENCIA

El campo eléctrico y el magnético vibran en fase El campo eléctrico y el magnético vibran en fase Son perpendiculares entre sí y con la dirección de propagación Son perpendiculares entre sí y con la dirección de propagación Onda electromagnética

Longitud de onda (λ): Distancia entre dos puntos sucesivos en igual fase de vibración Longitud de onda (λ): Distancia entre dos puntos sucesivos en igual fase de vibración Frecuencia (ν): Número de ondas por unidad de tiempo Frecuencia (ν): Número de ondas por unidad de tiempo c = λ.  c = Km/s

Frecuencia de una onda EM

Energía de una Onda EM En 1900 descubre la relación entre energía y frecuencia En 1900 descubre la relación entre energía y frecuencia (teoría del cuanto) (teoría del cuanto) 1900

Einstein postulaba que la luz no llega de una manera continua, sino que está compuesta por pequeños paquetes de energía, a los que llamó “cuantos”. Por medio de la hipótesis cuántica, formulada por M. Planck cinco años antes, Einstein logró dar una explicación al fenómeno según el cual la energía de los electrones emitidos no depende de la intensidad de la luz incidente Albert Einstein ( ) Explicación del fenómeno fotoeléctrico 1905

Si la energía del fotón h es muy pequeña, ningún electrón se libera y no hay señal de corriente en el instrumento. Si los fotones tienen energías mayores que las requeridas para "sacar" electrones de la superficie, este "exceso" se transforma en "energía cinética y hay corriente

Cuando la luz llega a la superficie del metal la energía no se reparte equitativamente entre los átomos, la energía es absorbida y emitida en forma discontinua, ella se transmite e impacta de manera también discontinua o discreta: en paquetes o cuantos (fotones)

Espectro de radiación electromagnética

ONDA “ ONDA ”CUANTOS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS “LUZ”

ONDA “ ONDA ” VELOCIDAD ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS REFLEXION REFRACCIÓNINTERFERENCIA POLARIZACIÓN MATERIA DISPERSIÓNDIFRACCIÓN

VELOCIDAD MATERIA CUANTO ESPECTROS NIVELES DE ENERGÍA EMISIÓNABSORCIÓN EQUIPOS DE DETECCIÓN ESPECTROS NIVELES DE ENERGÍA ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

REFRACTÓMETRO INSTRUMENTAL RMN EPR ABSORCIÓN ATÓMICA ESPECTROFOTÓMETRO DIFRACCIÓN DE RAYOS X ESPECTROSCOPIO FOTÓMETRO DE LLAMA POLARÍMETRO

De la onda al rayo…

Arco iris primario y secundario The rainbow is caused by refraction and reflection in falling water droplets.

Halo solar Ocurre alrededor del sol en climas fríos por la presencia de cristales de hielo en el aire Ocurre alrededor del sol en climas fríos por la presencia de cristales de hielo en el aire

Reflexión

Fracción reflejada en función del ángulo de incidencia

Refracción de la luz

Refracción n1 sen i = n2 sen r n1 sen i = n2 sen r n1 = índice de refracción del medio del que procede. i = ángulo de incidencia n2 = índice de refracción del medio en el que se refracta. r = ángulo de refracción n1 = índice de refracción del medio del que procede. i = ángulo de incidencia n2 = índice de refracción del medio en el que se refracta. r = ángulo de refracción

Velocidad e índice de refracción MaterialRefractive Index Air Water1.33 Glycerin1.47 Immersion Oil1.515 Glass1.52 Flint1.66 Zircon1.92 Diamond2.42 Lead Sulfide3.91

Angulo límite

Variación del índice de refracción con la longitud de onda

Dispersión de la luz

Difracción con rendija circular

Difracción con dos rendijas

Difracción con triple y múltiple rendija

Red de difracción

Difracción en un CD Los tracks de un compact disc actúan como una red de difracción, produciendo una separación de los colores de la luz. La separación entre tracks es de 1,6 micrones, que equivale a 625 “rendijas” o espejitos/mm, que provocan el fenómeno de difracción. Los tracks de un compact disc actúan como una red de difracción, produciendo una separación de los colores de la luz. La separación entre tracks es de 1,6 micrones, que equivale a 625 “rendijas” o espejitos/mm, que provocan el fenómeno de difracción.compact disccompact disc

Interferencia constructiva Dos ondas en fase, de distinta fuente presentan interferencia constructiva si d2 - d1 = n l n = 0, 1, 2, 3, La diferencia debe ser un número entero de longitudes de onda

Interferencia destructiva Dos ondas en fase, de distinta fuente presentan interferencia constructiva si d2 - d1 = (2n + 1) ( /2) n = 0, 1, 2, 3, La diferencia debe ser de ½ longitud de onda

Filtros interferenciales Si un espacio delgado y transparente es encerrado entre 2 capas semirreflectivas, tienen lugar múltiples reflexiones y la interferencia que se produce puede ser usada para seleccionar una longitud de onda. Si el espacio es de ½ de la deseada, las otras longitudes serán atenuadas por interferencia. Si la capa de atrás es totalmente reflectiva, el dispositivo se conoce como espejo dicroico, que refleja solamente la seleccionada. Si un espacio delgado y transparente es encerrado entre 2 capas semirreflectivas, tienen lugar múltiples reflexiones y la interferencia que se produce puede ser usada para seleccionar una longitud de onda. Si el espacio es de ½ de la deseada, las otras longitudes serán atenuadas por interferencia. Si la capa de atrás es totalmente reflectiva, el dispositivo se conoce como espejo dicroico, que refleja solamente la seleccionada.

Interferómetro de Michelson

Refractómetro de Abbe

Marcha de rayos en el refractómetro

Refracción en el prisma

Direcciones de applets 1 RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA 1 RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA PRINCIPIO DE HUYGENS (ACORTADO): 2. PRINCIPIO DE HUYGENS (ACORTADO): 2’. PRINCIPIO DE HUYGENS: 2’. PRINCIPIO DE HUYGENS: LEYES DE REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN: 3. LEYES DE REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN: DISPERSIÓN DE LA LUZ 4. DISPERSIÓN DE LA LUZ INTERFERENCIA - PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN 5. INTERFERENCIA - PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN SUPERPOSICIÓN EN DOS EN DIRECCIONES ENCONTRADAS 6. SUPERPOSICIÓN EN DOS EN DIRECCIONES ENCONTRADAS DIFRACCIÓN 1 RENDIJA 7. DIFRACCIÓN 1 RENDIJA DIFRACCION DOBLE RENDIJA: 8. DIFRACCION DOBLE RENDIJA: