Física - Optica

Contenido

Apunte de óptica y electromagnetismo: Velocidad de propagación de la luz. Ondas electromagnéticas.

La luz

Velocidad de propagación de la luz

Durante mucho tiempo se pensó que la velocidad de la luz era infinita. Galileo supuso que la velocidad de la luz era finita pero muy elevada e intentó medirla con observadores con focos luminosos pero fracaso porque la velocidad de reacción de estos era muy inferior a la de la luz. La velocidad de la luz fue calculada por primera vez por Olaf Rõmer (1675) y posteriormente por Fizeau (1849)

En la actualidad, se ha determinado que el valor para c = 2, 9979•10⁸ m/s, en el aire o vacio

A efectos prácticos c = 3•10⁸ m/s

Ondas electromagnéticas

En 1865 Maxwell expone su teoría del campo electromagnético. En el expone que:

• Un campo magnético variable con el tiempo induce un campo eléctrico proporcional a la rapidez con que cambia el flujo magnético y perpendicular a él.

• Un campo eléctrico variable con el tiempo induce un campo magnético proporcional a la rapidez con la que cambia el flujo eléctrico y perpendicular a él.

• Una carga eléctrica que posee un movimiento acelerado crea una perturbación electromagnética

Nota: Recuerda las definiciones de flujo eléctrico y magnético:

• El flujo del campo eléctrico a través de una superficie cerrada es igual a la carga neta contenida, dividido por la cte dieléctrica del vacío.

• El fluljo del campo magnético a través de una superficie cerrada es 0.

Se define onda electromagnética como la perturbación periódica de los campos eléctrico y magnético asociados, que se propaga por el espacio. Son transversales y no necesitan ningún soporte material para propagarse.

Características:

• Son originadas por cargas eléctricas aceleradas

• Consisten en la variación periódica del estado electromagnético del espacio. Un campo eléctrico variable produce un campo magnético variable, este a su vez origina un campo eléctrico y así ambos se propagan en el espacio. E Y B son perpendiculares entre sí y con la dirección de propagación ( que viene determinada por E x B ) y están en fase.

• No necesitan soporte material para propagarse

• Los vectores E Y B varía sinusoidalmente en el tiempo y la posición , con la ecuación de las ondas armónicas:

E =

B =

Figura 10.10: Representación de la onda electromagnética al propagarse en una dirección.

• Sabemos que E = vB. Por tanto en este caso E/B = c

• c puede expresarse como c = 1 / √ (ε_o μ_o), donde ε_o = cte dieléctrica del vacío = 9•10^-12 C²/Nm² y μ₀ permeabilidad magnética del vacío 4π•10^-7 Tm / A

Podemos resumir diciendo que las ondas electromagnéticas son ondas transversales que se propagan en el vacío a la velocidad de la luz.

Esta velocidad es independiente de la longitud de onda.