López Navarro Ana Denisse
Química 2401
Examen 5A: Definición de onda electromagnética
Los procesos en los cuales intervienen ondas dan lugar a una serie de fenómenos especiales, dada la naturaleza particular de las ondas, que son de interesante estudio, y que explican muchas de las asombrosas propiedades que tiene tanto la luz como el sonido. En el caso de la luz podemos explicar en que consisten los fenómenos de reflexión y refracción y que leyes gobiernan estos fenómenos.
Una onda posee diferentes elementos:
§ Cresta: La cresta es el punto más alto de dicha amplitud o punto máximo de saturación de la onda.
§ Período: El periodo es el tiempo que tarda la onda en ir de un punto de máxima amplitud al siguiente.
§ Amplitud: La amplitud es la distancia vertical entre una cresta y el punto medio de la onda. Nótese que pueden existir ondas cuya amplitud sea variable, es decir, crezca o decrezca con el paso del tiempo.
§ Frecuencia: Número de veces que es repetida dicha vibración. En otras palabras, es una simple repetición de valores por un período determinado.
§ Valle: Es el punto más bajo de una onda.
§ Longitud de onda: Distancia que hay entre dos crestas consecutivas de dicho tamaño.
El descubrimiento de las ondas electromagnéticas fue uno de los avances más importantes
del siglo XIX. Cuando Maxwell postuló la existencia de estas ondas consiguió aclarar el
problema de la naturaleza de la luz, y además unir la electricidad, el magnetismo y la óptica
en una misma rama. Sin embargo no pudo demostrar su existencia , fue Hertz 20 años
despues ,en 1887, el primero en producir ondas electromagnéticas y con ello confirmar las
leyes de Maxwell.
Dentro de este tipo de ondas dependiendo de su longitud de onda y frecuencia, se clasifican
en distintos tipos. Las aplicaciones fueron inmediatas y hoy en día las ondas de radio y
televisión, las microondas, los Rayos X..., son algo cotidiano.
Por tanto, una onda luminosa no tendría que depender de una materia que vibrara. Se
propagaría mediante campos oscilatorios transversales. Una onda de este tipo surgiría de los
alrededores de una carga acelerada y cruzaría el espacio con la velocidad de la luz. Las
ecuaciones de Maxwell predijeron que el calor y la acción eléctrica, al igual que la luz, se
propagaban a la rapidez de la luz como perturbaciones electromagnéticas.
Vector de Poynting
Se denomina vector de Poynting al vector cuyo módulo representa la intensidad instantánea
de energía electromagnética que fluye a través de una unidad de área perpendicular a la
dirección de propagación de la onda electromagnética, y cuyo sentido es el de propagación.
Dado que los campos eléctrico y magnético de una onda electromagnética oscilan con la
frecuencia de la onda, la magnitud del vector de Poynting cambia en el tiempo. El promedio
del vector de Poynting sobre un período muy superior al periodo de la onda es
De simboliza por S. Su módulo da los watt por metro cuadrado que se propagan en la
dirección y sentido de S, así si S está dirigido según el eje x de un cierto sistema de
coordenadas cartesianas rectangulares, el módulo de S será Sx. La energía total que
atraviesa de área A situada según el plano y-z sería SxA, donde A debe darse en metros
cuadrados.
S=[ E x H ]
5B: Diferencia entre los siguientes conceptos:
* Potencia de la luz: Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene.
*Intensidad de la luz: Nivel o cantidad de energía emitida bien por una fuente de luz natural como el sol, o una fuente de luz artificial.
*Irradiancia de la luz: La irradiancia es la magnitud utilizada para describir la potencia incidente por unidad de superficie de todo tipo de radiación electromagnética.
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es la potencia incidente.
es el área de la superficie en que incide la onda.
*Amplitud de la luz: En física la amplitud de un movimiento oscilatorio, ondulatorio o señal electromagnética es una medida de la variación máxima del desplazamiento u otra magnitud física que varía periódica o cuasiperiódicamente en el tiempo. Es la distancia entre el punto más alejado de una onda y el punto de equilibrio o medio.
*Número de onda: El número de onda es una magnitud de frecuencia que indica el número de veces que vibra una onda en una unidad de distancia.
5C: Ensayo de fenómenos ondulatorios:
Las propiedades de las ondas se manifiestan a través de una serie de fenómenos que constituyen lo esencial del comportamiento ondulatorio. Así, las ondas rebotan ante una barrera, cambian de dirección cuando pasan de un medio a otro, suman sus efectos de una forma muy especial y pueden salvar obstáculos o bordear las esquinas.
Los fenómenos ondulatorios son parte importante del mundo que nos rodea. A través de ondas nos llegan los sonidos, como ondas percibimos la luz; se puede decir que a través de ondas recibimos casi toda la información que poseemos.
En el caso de la luz podemos explicar en que consisten los fenómenos de reflexión y refracción, entre otros y que leyes gobiernan estos fenómenos.
*Refracción: Es el cambio de dirección que experimenta un rayo de luz cuando pasa de un medio transparente a otro también transparente. Este cambio de dirección está originado por la distinta velocidad de la luz en cada medio.
El rayo incidente, el reflejado y el refractado se encuentran en el mismo plano.
- Los ángulos de incidencia y reflexión son iguales, entendiendo por tales los que forman respectivamente el rayo incidente y el reflejado con la perpendicular a la superficie de separación trazada en el punto de incidencia.
*Dispersión: La dispersión es el fenómeno de separación de las ondas de distinta frecuencia al atravesar un material. Todos los medios materiales son más o menos dispersivos, y la dispersión afecta a todas las ondas.
Cuando la luz blanca, compuesta por ondas de todas las frecuencias dentro de la gama visible, pasa a través de un bloque de vidrio, los diferentes colores son refractados o desviados en distinta medida.
La dispersión se debe a que la velocidad de una onda depende de su frecuencia. Por ejemplo, las ondas luminosas de diferente longitud de onda tienen velocidades de propagación distintas en el vidrio, por lo que son refractadas en diferente medida.
El resultado de la dispersión es un espectro, y su estudio es la base de la espectroscopía, una de las disciplinas que más ha contribuido al conocimiento actual del universo.
*Difracción: En física, es el fenómeno del movimiento ondulatorio en el que una onda de cualquier tipo se extiende después de pasar junto al borde de un objeto sólido o atravesar una rendija estrecha, en lugar de seguir avanzando en línea recta.
La difracción sólo se observa si el obstáculo que encuentran las ondas es del mismo orden que la longitud de onda del movimiento ya que cuando es mayor, las ondas siguen la propagación rectilínea.
La expansión de la luz por la difracción produce una borrosidad que limita la capacidad de aumento útil de un microscopio o telescopio. Por ejemplo, los detalles menores de media milésima de milímetro no pueden verse en la mayoría de los microscopios ópticos.
*Interferencia: Son fenómeno que se manifiestan cuando dos rayas de luz de la misma longitud de onda se combinan. Son una consecuencia de la naturaleza ondulatoria de la propia luz y de la radiación electromagnética en general.
En la práctica, si los dos rayos se hacen coincidir con las ondas en fase, las intensidades luminosas se suman; pero si los dos rayos están desfasados, de manera que la cima de uno coincide con la parte baja del otro, las intensidades luminosas se anulan.
5D: Definición de fotón:
El fotón fue llamado originalmente por Albert Einstein "cuanto de luz”.
El nombre moderno “fotón” proviene de la palabra griega que significa luz.
El nombre de fotón fue acuñado en 1926 por el físicoquímico estadounidense Gilbert Newton Lewis y adoptado enseguida por la mayoría de los científicos.
En el siglo XVII, Isaac Newton se defendió teoría de que la luz son partículas. En esos mismos años, Huygens y Hooke (combativos rivales de Newton) apoyaron la hipótesis de que la luz es una onda. Ambas teorías aportaban experimentos que corroboraban el modelo.
La idea de la luz como partícula retornó con el concepto moderno de fotón, que fue desarrollado gradualmente entre 1905 y 1917 por Albert Einstein apoyándose en trabajos anteriores de Planck quien introdujo el concepto de cuanto.
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Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo a los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible, la luz infrarroja, las microondas, y las ondas de radio.
El fotón tiene masa cero y viaja en el vacío con una velocidad constante c.
Como todos los cuantos, el fotón presenta tanto propiedades corpusculares como ondulatorias ("dualidad onda-corpúsculo"). Se comporta como una onda en algunos fenómenos como la refracción que tiene lugar en una lente; o como una partícula cuando interacciona con la materia para transferir una cantidad fija de energía.
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