Tema 9. Teoría Electromagnética de la luz

1.- Introducción

2.- Ondas ELM

3.- Energía de una onda ELM

4.- Espectro de la radiación ELM

Tema 9. Teoría Electromagnética de la luz

Controversia sobre la naturaleza de la luz

¿onda o corpúsculo?

• Hasta finales del S. XIX Corpúsculo

• Maxwell – Hertz (1860 – 1887) Onda Electromagnética

• Einstein, Planck, de Broglie,… Ni una cosa ni otra(Fotones)

Para muchas aplicaciones prácticas la teoría electromagnética es más que suficiente

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Ecuaciones de Maxwell• 4 ecuaciones que resumen todo el electromagnetismo clásico• Para un medio homogéneo, isótropo y dieléctrico

Los campos eléctrico y magnético verifican la ecuación de onda

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Índice de refracción

• La velocidad de propagación depende del medio• La frecuencia se mantiene constante• La longitud de onda y número de ondas dependen del medio

La diferencia del aire con el vacío es muy pequeña

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Tema 9. Teoría Electromagnética de la luz

Transversalidad de las ondas ELM

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Densidad de energía ELM

Energía transportada por la onda

Energía que por unidad de tiempo y superficie comunica la onda a una superficie normal a su dirección de propagación

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Intensidad o flujo energético:

Energía que por unidad de tiempo y superficie comunica, en promedio, la onda a una superficie normal a su dirección de propagación

La intensidad de una onda ELM es proporcional al cuadrado de la amplitud del campo eléctrico (o magnético) de la onda

Irradiancia o iluminación energética

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Potencia recibida por una superficie

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Aplicaciones de algunas ondas de radiofrecuencia y microondas

• Ondas de radio 0,3 m GHz

• Microondas 1 mm < < 0,3 m 1 GHz < < 300 GHz

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• Infrarrojo 780 nm < < 1 mm 300 GHz < < 385 THz

• Luz visible 390 nm < < 780 nm 385 THz < < 769 THz

Frecuencia aproximada y rangos de longitud de onda en el vacío para los distintos colores de la luz visible

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• Rayos ultravioleta 1 nm < < 390 nm 769 GHz < < 3·1017 Hz

• Rayos X 6 pm < < 1 nm 3·1017 Hz < < 5·1019 Hz

• Rayos gamma < 6 pm > 5·1019 Hz