2. En el interior de una onda electromagnética
Desde la teoría, o si lo prefieres desde especulaciones, Maxwell logró obtener una expresión que viene a representar la ecuación de una perturbación provocada conjuntamente y en fase de un campo eléctrico y otro magnético.
Desde las ecuaciones que propuso Maxwell se puede deducir que tanto el campo eléctrico y el campo magnético se propagan en el vacío con movimiento ondulatorio a la velocidad de la luz.
Consecuentemente, las ondas electromagnéticas están formadas por un campo eléctrico y otro magnético cambiantes con el tiempo que de forma armónica varían en planos perpendiculares entre sí y, a su vez, perpendiculares a la dirección de propagación de la onda.
Por ello, el campo eléctrico y magnético se pueden expresar de la siguiente manera:
La pulsación, ω, depende de foco emisor, mientras que el número de onda, k, depende del medio por el que se transmite la onda. Por otro lado, los valores del campo magnético y del campo eléctrico están relacionados con la velocidad de propagación, v, la cual es máxima en el vacío, y se simboliza con la letra "c". Tal y como se han expresados los campos temporales la velocidad de propagación lo hace en el eje de abscisa, eje "x".
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Caso práctico
Imagina que los astrónomos están recibiendo una onda electromagnética procedente de Betelgeuse, una supergigante roja de la Constelación de Orión, que viaja por el espacio hasta llegar a nosotros en línea recta que haremos coincidir con la dirección del eje de abscisa.
Los aparatos han determinado que su frecuencia es de 103,5 MHz y el valor máximo del campo eléctrico en un punto 1000 V/m. Sabiendo que el campo magnético oscila en el eje Z, y que la velocidad de la luz es 3·108 m/s.
¿Cuál es la longitud de onda y el período de la onda electromagnética?
Escribe las ecuaciones de la variación, en función del tiempo y de la posición, tanto para el campo eléctrico como el campo magnético de esta onda.
Objetivos
Espero que te haya quedado claro que una onda electromagnética está constituida por un campo magnético y campo eléctrico que oscilan que se inducen uno a otro y que, además, esta perturbación se propaga a la una velocidad constante que es igual a la que posee la luz, aproximadamente 300000 km/s en el vacío.
Todas las ondas electromagnéticas tienen las mismas características, es decir, la misma naturaleza y se propagan con la misma velocidad en el vacío, te recuerdo que la longitud de onda depende del medio por donde oscila la onda y, además, este tipo perturbación no requiere de la existencia de un medio para transportar la energía. Por ello, las ondas se califican en función de su frecuencia.
La velocidad de propagación se puede establecer como:
Si te has fijado en lo que antes está escrito, uno de los aspectos más importante que se puede hacer indicar de una onda electromagnética es que puede transportar energía de un punto a otro. Max Planck, en 1900, afirmó que la energía que se transfería a través de una onda electromagnética o si lo prefieres radiación electromagnética era realizada en unos paquetes, si como hace SEUR u otra empresa de paquetería, a los cuales se les llamó cuantos o fotones. La energía que se transfiere por medio de esos paquetesestá dada por:
donde h es la constante de Planck, de valor h = 6,63·10-34 J·s, y, obviamente, "f" es la frecuencia de la onda.
Con esto se está diciendo que el sistema no es continuo, no obstante, en el electromagnetismo clásico está claro que la situación no fue determinada como consecuencia del pequeño valor que posee la constante de Planck.