ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS

ONDAS ELECTROMAGNETICAS OBJETIVOS Conocer qué es una onda electromagnética (oem) y cómo se propaga en el vacío. Saber qué es la polarización lineal y cómo actúan los polarizadores. Conocer el vector de Poynting y la irradiancia de una oem. Conocer cómo se propagan las oem en medios materiales. Conocer el efecto Doppler en oem ONDAS ELECTROMAGNETICAS

ONDAS ELECTROMAGNETICAS INDICE Introducción. Propagación de oem planas y armónicas en el vacío. Polarización Energía de una oem. Polarizadores. Propagación de oem planas y armónicas en medios dieléctricos y conductores . Efecto Doppler en oem. ONDAS ELECTROMAGNETICAS

ONDAS ELECTROMAGNETICAS Introducción Haciendo uso de las ecuaciones de Maxwell puede demostarse que, en ausencia de cargas y corrientes, los campos eléctricos y magnéticos en el vacío cumplen: Por tanto, el campo electromagnético puede propagarse por el vacío como una onda (oem) a una velocidad: Existen oem de diversas longitudes de ondas (espectro). Las cargas aceleradas son una de las fuentes de oem. ONDAS ELECTROMAGNETICAS

Propagación en el vacío Una función escalar del tipo: representa una onda escalar, plana y armónica que se propaga en la dirección del vector . Para que una magnitud vectorial se propague como una onda plana y armónica, cada una de sus componentes debe ser una función de este tipo. Las oem cumplen: ONDAS ELECTROMAGNETICAS

ONDAS ELECTROMAGNETICAS Polarización lineal Una oem linealmente polarizada que se propaga en la dirección positiva del eje OX, cumple: La dirección del campo eléctrico permanece constante en el espacio y en el tiempo. El módulo del campo eléctrico oscila armónicamente en el tiempo. Se denomina plano de polarización al formado por los vectores . ONDAS ELECTROMAGNETICAS

Actividades: Problemas 2 y 7 Energía de una oem Las oem transportan energía y momento lineal. Se define el vector de Poynting como aquel cuyo módulo es igual a la intensidad instantánea de la onda y cuya dirección y sentido coinciden con los de propagación de la onda: En la práctica, la magnitud que tiene interés es el valor promedio en el tiempo del vector de Poynting se denomina irradiancia. El momento lineal transportado por la oem es p=E/c. Actividades: Problemas 2 y 7 ONDAS ELECTROMAGNETICAS

Actividades: Problema 5 Polarizadores Los polarizadores lineales transforman en radiación linealmente polarizada cualquier tipo de radiación electromagnética que incida sobre ellos, absorbiendo la componente del campo eléctrico perpendicular a su eje. Si la irradiancia de la onda incidente es I0, a la salida del polarizador: onda incidente polarizada y formando su campo eléctrico un ángulo q con el eje del polarizador: onda incidente no polarizada: Actividades: Problema 5 ONDAS ELECTROMAGNETICAS

Propagación de oem en medios dieléctricos En un medio dieléctrico lineal, homogéneo e isótropo las oem se propagan a una velocidad: siendo n el índice de refracción. Respecto de la que tiene en el vacío, la frecuencia de la onda no varía y la longitud de onda disminuye: Cuando una oem incide sobre la superficie de separación de dos medios de índices n y n’ se produce la refracción (ver simulación). Actividades: Simulación, Problema 8 ONDAS ELECTROMAGNETICAS

Propagación de oem en medios conductores Cuando una oem llega a un medio conductor, el campo eléctrico de la onda actuará sobre los electrones libres, produciéndose corrientes eléctricas que disiparán energía por efecto Joule. Por tanto la oem se atenuará fuertemente: siendo la profundidad de penetración. ONDAS ELECTROMAGNETICAS

Actividades: Problema 10 Efecto Doppler en oem Las oem no necesitan ningún medio material para propagarse, no existe ningún sistema de referencia privilegiado respecto al que referir las velocidades del emisor y el receptor. Si la frecuencia de la onda emitida por el emisor es n y la de la onda observada por el receptor n’ y V es la velocidad relativa entre ellos: Se aproximan: Se alejan: Actividades: Problema 10 ONDAS ELECTROMAGNETICAS