COMPENDIO
DE
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
Y
ÓPTICA FÍSICA
Ing. SANDRA SILVESTER
COMPENDIO
DE
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Y
ÓPTICA FÍSICA
ECUACIONES DE MAXWELL MOVIMIENTO ONDULATORIO ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
POLARIZACIÓN INTERFERENCIAS
DIFRACCIÓN
Adaptado a los Programas oficiales de Física II de la Universidad Tecnológica Nacional
El objetivo de este curso es el de proveer un ordenamiento didáctico, completo y
homogéneo de esta parte de la cátedra de Física II, que resulte eficaz para su correcto
entendimiento sin desmedro del nivel académico requerido. Se ha puesto especial énfasis
en que su lectura no sea tediosa o visualmente incómoda, empleando tamaños grandes de
letras, renglones generosamente espaciados, colores, figuras amplias y detalladas, etc.
Además, se ha preparado para ser impreso en faz simple, para que el reverso de las hojas
permita tomar apuntes, efectuar observaciones o agregar material complementario.
“Aprender sin pensar es inútil,
pensar sin aprender es peligroso”
CONFUCIO (filósofo chino del siglo V a.C.)
Edición original: Agosto de 2009 Revisión y ampliación: Agosto de 2016
TEMA PÁG
I ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS........................................... 1
I.1 Ecuaciones de Maxwell...................................................... 1
Corriente de Desplazamiento y Ley de Ampere Generalizada... 1
Ecuaciones de Maxwell del Electromagnetismo...................... 5
Ejercicios……………………………………………………………………………………..
9
I.2 Movimiento Ondulatorio..................................................... 11
Introducción.................................................................... 11
Propiedades Comunes de las Ondas.................................... 11
Ondas Sinusoidales........................................................... 14
Fase y Diferencia de Fase.................................................. 16
Velocidad de Fase o de Onda.............................................. 17
Amplitud e Intensidad....................................................... 18
Frecuencia y Longitud de Onda........................................... 21
Paquetes de Ondas........................................................... 23
Ejercicios……………………………………………………………………………………...
24
I.3 Ondas Electromagnéticas...................................................
28
Introducción.................................................................... 28
Circuitos Oscilantes........................................................... 29
Radiación Dipolar.............................................................. 32
Velocidad de las Ondas Electromagnéticas............................ 36
Energía y Vector de Poynting.............................................. 41
Ejercicios……………………………………………………………………………………….
43
II ÓPTICA FÍSICA................................................................ 50
II.1 Polarización.....................................................................
50
Introducción.................................................................... 50
Polarización por Reflexión.................................................. 51
Doble Refracción............................................................... 54
Polarización por doble Refracción........................................ 58
Porcentaje de Polarización - Ley de Malus............................ 59
Dispersión de la Luz.......................................................... 62
Polarización Circular y Elíptica............................................ 64
Í N D I C E
Producción de Colores por Luz Polarizada............................. 68
Análisis Óptico de Esfuerzos............................................... 69
Otras aplicaciones de la Luz Polarizada................................ 70
Ejercicios……………………………………………………………………………………… 71
II.2 Interferencias.................................................................. 77
Fundamento de las Interferencias....................................... 77
Manantiales Coherentes..................................................... 78
Interferencia con Doble Rendija. Experimento de Young......... 80
Interferómetro de Pohl...................................................... 84
Cambios de Fase en la Reflexión. Espejo de Lloyd................. 84
Interferencia en Láminas Delgadas...................................... 86
Películas no Reflectantes.................................................... 89
Anillos de Newton............................................................. 89
Interferómetro de Michelson............................................... 91
Interferencia con muchas Rendijas...................................... 92
Ejercicios……………………………………………………………………………………….
95
II.3 Difracción........................................................................
101
Introducción.................................................................... 101
Difracción de Fraunhofer por una sola Rendija...................... 103
Red Plana de Difracción..................................................... 110
Poder Separador de una Red.............................................. 114
Difracción de Rayos X........................................................ 116
Difracción por Aberturas Circulares..................................... 119
Ejercicios……………………………………………………………………………………….
123
Bibliografía....................................................................... 129