Ecuación de la onda electromagnética
Esta pregunta podría ser planteada por un alumno interesado. El enfoque adoptado en este tema parte de un terreno conocido: la luz emitida por el Sol, que viaja en línea recta y nos permite ver. La idea de que la luz es una especie de movimiento ondulatorio es bastante común, pero estas ideas ondulatorias añaden poco (o nada) a la narrativa de la física en este nivel. No obstante, si te interesa profundizar, sigue leyendo para saber más sobre el espectro electromagnético. El SPT: Radiaciones y tema radiante es mucho más completo.
Cuando nos referimos a la luz visible que emite el Sol y que nos permite ver el mundo que nos rodea, nos referimos a una parte del espectro electromagnético. El espectro de colores visibles que usted conoce es sólo una pequeña parte de una enorme familia de radiaciones, que van desde las ondas de radio hasta los rayos gamma.
La naturaleza física de la radiación es la misma en todo el espectro. Nos referimos a la radiación electromagnética porque todas las partes de la familia están formadas por campos eléctricos y magnéticos enlazados que oscilan perpendicularmente entre sí. La radiación se mueve en una dirección perpendicular a ambos campos.
Comentarios
Suelo ver que las ondas se explican utilizando analogías con el agua, trozos de cuerda, las cuerdas de una guitarra, etc, pero me parece que todas esas ondas necesitan un medio para propagarse. De hecho, desde mi punto de vista, en esos ejemplos la onda como “cosa” no existe, sólo es el medio que se mueve (referencia involuntaria a Matrix, perdón).
Pero en el espacio no hay medio, entonces ¿cómo viaja una onda? ¿Hay partículas libres de algún tipo en este “vacío” o algo así? Creo que la existencia del “éter” fue descartada por Michelson y Morley, así que supuestamente no hay un medio por el que la onda pueda viajar.
Además, he visto otras respuestas que describen la luz como una perturbación del campo electromagnético, pero ¿no es la existencia del campo, potencial hasta que se perturba? ¿Cómo puede viajar a través de algo que no existe hasta que es perturbado por la luz que viaja en primer lugar? (esta última frase es probablemente un gran error de concepto por mi parte).
Las partículas asociadas a las ondas electromagnéticas, descritas por las ecuaciones de Maxwell, son los fotones. Los fotones son bosones gauge sin masa, las llamadas “partículas de fuerza” de la QED (electrodinámica cuántica).
Concepto de luz como onda electromagnética
En física, la radiación electromagnética (REM) consiste en ondas del campo electromagnético (EM) que se propagan por el espacio y que transportan energía electromagnética radiante[1]. Incluye las ondas de radio, las microondas, el infrarrojo, la luz (visible), el ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma. Todas estas ondas forman parte del espectro electromagnético[2].
Clásicamente, la radiación electromagnética consiste en ondas electromagnéticas, que son oscilaciones sincronizadas de campos eléctricos y magnéticos. La radiación electromagnética o las ondas electromagnéticas se crean debido al cambio periódico del campo eléctrico o magnético. Dependiendo de cómo se produzca este cambio periódico y de la potencia generada, se producen diferentes longitudes de onda del espectro electromagnético. En el vacío, las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz, comúnmente denotada c. En medios homogéneos e isótropos, las oscilaciones de los dos campos son perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de la energía y de la propagación de la onda, formando una onda transversal. La posición de una onda electromagnética dentro del espectro electromagnético puede caracterizarse por su frecuencia de oscilación o por su longitud de onda. Las ondas electromagnéticas de distinta frecuencia reciben nombres diferentes, ya que tienen fuentes y efectos diferentes sobre la materia. Por orden de frecuencia creciente y longitud de onda decreciente son: las ondas de radio, las microondas, la radiación infrarroja, la luz visible, la radiación ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma[3].
Cómo crear ondas electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas son formas invisibles de energía que viajan por el universo. Sin embargo, se pueden “ver” algunos de los resultados de esta energía. La luz que nuestros ojos pueden ver es en realidad parte del espectro electromagnético.
Esta parte visible del espectro electromagnético está formada por los colores que vemos en un arco iris: desde los rojos y los naranjas, pasando por los azules y los morados. Cada uno de estos colores corresponde en realidad a una longitud de onda diferente de la luz.
El sonido que oímos es el resultado de ondas que no podemos ver. Las ondas sonoras necesitan algo que las atraviese para poder desplazarse de un lugar a otro. El sonido puede viajar a través del aire porque éste está formado por moléculas.
Estas moléculas transportan las ondas sonoras chocando unas con otras, como si fueran fichas de dominó que se golpean entre sí. El sonido puede viajar a través de cualquier cosa hecha de moléculas, ¡incluso el agua! En el espacio no hay sonido porque no hay moléculas que transmitan las ondas sonoras.
Las ondas electromagnéticas no son como las sonoras porque no necesitan moléculas para viajar. Esto significa que las ondas electromagnéticas pueden viajar a través del aire, los objetos sólidos e incluso el espacio. Así es como los astronautas en las caminatas espaciales utilizan las radios para comunicarse. Las ondas de radio son un tipo de onda electromagnética.