TEORA DE MAXWELL: LAS ONDAS ELECTROMAGNTICASJames Clerk Maxwell (Edimburgo, Escocia, 13 de junio de 1831 Cambridge, Inglaterra, 5 de noviembre de 1879). Fsico escocs conocido principalmente por haber desarrollado la teora electromagntica clsica, sintetizando todas las anteriores observaciones, experimentos y leyes sobre electricidad, magnetismo y aun sobre ptica, en una teora consistente. Las ecuaciones de Maxwell demostraron que la electricidad, el magnetismo y hasta la luz, son manifestaciones del mismo fenmeno: el campo electromagntico. Desde ese momento, todas las otras leyes y ecuaciones clsicas de estas disciplinas se convirtieron en casos simplificados de las ecuaciones de Maxwell. Su trabajo sobre electromagnetismo ha sido llamado la "segunda gran unificacin en fsica", despus de la primera llevada a cabo por Newton. Adems se le conoce por la estadstica de Maxwell-Boltzmann en la teora cintica de gases.

LAS ONDAS ELECTROMAGNTICAS Una onda electromagntica es la forma de propagacin de la radiacin electromagntica a travs del espacio. Y sus aspectos tericos estn relacionados con la solucin en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell. A diferencia de las ondas mecnicas, las ondas electromagnticas no necesitan de un medio material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por el vaco.Las ondas luminosas son ondas electromagnticas cuya frecuencia est dentro del rango de la luz visible.Quiz el mayor logro terico de la fsica en el siglo XIX fue el descubrimiento de las ondas electromagnticas. El primer indicio fue la relacin imprevista entre los fenmenos elctricos y la velocidad de la luz.Las ondas electromagnticas son transversales; las direcciones de los campos elctrico y magntico son perpendiculares a la de propagacin. Una onda electromagntica es la forma de propagacin de la radiacin electromagntica a travs del espacio. Y sus aspectos tericos estn relacionados con la solucin en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell.

Mtodos de produccin de ondasSon aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisin y telefona. Todas se propagan en el vaco a una velocidad constante, muy alta (300 0000 km/s) pero no infinita. Gracias a ello podemos observar la luz emitida por una estrella lejana hace tanto tiempo que quizs esa estrella haya desaparecido ya. O enterarnos de un suceso que ocurre a miles de kilmetros prcticamente en el instante de producirse. Las ondas electromagnticas se propagan mediante una oscilacin de campos elctricos y magnticos. Los campos electromagnticos al "excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos. Las O.E.M. son tambin soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del mundo actual.

Experimento de HertzEl experimento de Franck y Hertz se realiz por primera vez en 1914 por James Franck y Gustavo Ludwig Hertz. Tiene por objeto probar la cuantificacin de los niveles de energa de los electrones en los tomos. El experimento confirm el modelo cuntico del tomo de Bohr demostrando que los tomos solamente podan absorber cantidades especficas de energa (cuantos). Por ello, este experimento es uno de los experimentos fundamentales de la fsica cuntica.Por esta experiencia Franck y Hertz recibieron el premio Nobel de fsica en 1925. HistoriaEn 1914, Franck y Hertz, que trabajaban en las energas de ionizacin de los tomos, pusieron a punto una experiencia que usaba los niveles de energa del tomo de mercurio. Su experiencia slo usaba electrones y tomos de mercurio, sin hacer uso de ninguna luz. Bohr encontr as la prueba irrefutable de su modelo atmico. El experimentoPrincipioCon el fin de poner en evidencia la cuantizacin de los niveles de energa, utilizamos un triodo, compuesto de un ctodo, de una rejilla polarizada y de un nodo, que crea un haz de electrones en un tubo de vaco que contiene mercurio gaseoso.Medimos entonces la variacin de la corriente recibida por el nodo con arreglo a la energa cintica de los electrones, y podemos deducir las prdidas de energa de los electrones en el momento de las colisiones.MaterialEl conjunto del triodo est contenido dentro de una cpsula de vidrio que contiene mercurio. El experimento puede realizarse a diferentes temperaturas y es interesante comparar estos resultados con una medida a temperatura ambiente (el mercurio est entonces en el estado lquido). Una vez calentado a 630 K, el mercurio se vuelve gaseoso. Pero para evitar tener que alcanzar tal temperatura, se trabaja a una presin reducida dentro de la cpsula y se calienta entre 100 y 200 C.Para que los electrones sean arrancados y para que tengan una velocidad bastante importante, utilizamos una tensin entre el ctodo y la rejilla, una tensin de aceleracin. Igualmente, puede ser interesante introducir una tensin sentido opuesto, entre el nodo y la rejilla con el fin de frenar los electrones.Los resultados de la experienciaComo resultado de esta experiencia, nos es posible representar la evolucin de la diferencia de potencial que resulta de un convertidor de corriente - tensin (dispuesto a la salida del nodo) con respecto a la diferencia de potencial de extraccin de los electrones (desde el ctodo). Para diferencias de potencial bajas - hasta 4,9 V - la corriente a travs del tubo aumenta constantemente con el aumento de la diferencia potencial. Con el voltaje ms alto aumenta el campo elctrico en el tubo y los electrones fueron empujados con ms fuerza hacia la rejilla de aceleracin. A los 4,9 voltios la corriente cae repentinamente, casi de nuevo a cero. La corriente aumenta constantemente de nuevo si el voltaje se sigue aumentando, hasta que se alcanzan 9.8 voltios (exactamente 4.9+4.9 voltios). En 9.8 voltios se observa una cada repentina similar Esta serie de cadas en la corriente para incrementos de aproximadamente 4.9 voltios continuar visiblemente hasta potenciales de por lo menos 100 voltios.

Antenas: Propiedades de las ondas electromagnticasLas ondas electromagnticas no necesitan un medio material para propagarse. As, estas ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar y llegar a la Tierra desde el Sol y las estrellas. Independientemente de su frecuencia y longitud de onda, todas las ondas electromagnticas se desplazan en el vaco a una velocidad c = 299.792 km/s. Todas las radiaciones del espectro electromagntico presentan las propiedades tpicas del movimiento ondulatorio, como la difraccin y la interferencia. Las longitudes de onda van desde billonsimas de metro hasta muchos kilmetros. La longitud de onda (l) y la frecuencia (f) de las ondas electromagnticas, relacionadas mediante la expresin lf = c son importantes para determinar su energa, su visibilidad, su poder de penetracin y otras caractersticas.Siendo las siguientes, las propiedades mas caractersticas de las ondas electromagnticas. Reflexin y Refraccin Polarizacin. Difraccin Superposicin e interferencia Dispersin Absorcin

Reflexin y refraccinSi un rayo de luz que se propaga a travs de un medio homogneo incide sobre la superficie de un segundo medio homogneo, parte de la luz es reflejada y parte entra como rayo refractado en el segundo medio, donde puede o no ser absorbido. La cantidad de luz reflejada depende de la relacin entre los ndices de refraccin de ambos medios. El plano de incidencia se define como el plano formado por el rayo incidente y la normal (es decir, la lnea perpendicular a la superficie del medio) en el punto de incidencia (vase figura 1). El ngulo de incidencia es el ngulo entre el rayo incidente y la normal. Los ngulos de reflexin y refraccin se definen de modo anlogo.

Las leyes de la reflexin afirman que el ngulo de incidencia es igual al ngulo de reflexin, y que el rayo incidente, el rayo reflejado y la normal en el punto de incidencia se encuentran en un mismo plano. Si la superficie del segundo medio es lisa, puede actuar como un espejo y producir una imagen reflejada (figura 2). En la figura 2, la fuente de luz es el objeto A; un punto de A emite rayos en todas las direcciones. Los dos rayos que inciden sobre el espejo en B y C, por ejemplo,se reflejan como rayos BD y CE. Para un observador situado delante del espejo, esos rayos parecen venir del punto F que est detrs del espejo. De las leyes de reflexin se deduce que CF y BF forman el mismo ngulo con la superficie del espejo que AC y AB. En este caso, en el que el espejo es plano, la imagen del objeto parece situada detrs del espejo y separada de l por la misma distancia que hay entre ste y el objeto que est delante.

Luz polarizadaLa luz polarizada est formada por fotones individuales cuyos vectores de campo elctrico estn todos alineados en la misma direccin. La luz normal es no polarizada, porque los fotones se emiten de forma aleatoria, mientras que la luz lser es polarizada porque los fotones se emiten coherentemente. Cuando la luz atraviesa un filtro polarizador, el campo elctrico interacta ms intensamente con las molculas orientadas en una determinada direccin. Esto hace que el haz incidente se divida en dos haces con vectores elctricos perpendiculares entre s. Un filtro horizontal absorbe los fotones con vector elctrico vertical (arriba). Un segundo filtro girado 90 respecto al primero absorbe el resto de los fotones; si el ngulo es diferente slo se absorbe una parte de la luz.

Difraccin Es el fenmeno del movimiento ondulatorio en el que una onda de cualquier tipo se extiende despus de pasar junto al borde de un objeto slido o atravesar una rendija estrecha, en lugar de seguir avanzando en lnea recta. La expansin de la luz por la difraccin produce una borrosidad que limita la capacidad de aumento til de un microscopio o telescopio; por ejemplo, los detalles menores de media milsima de milmetro no pueden verse en la mayora de los microscopios pticos. Slo un microscopio ptico de barrido de campo cercano puede superar el lmite de la difraccin y visualizar detalles ligeramente menores que la longitud de onda de la luz.

Superposicin e InterferenciaEs el efecto que se produce cuando dos o ms ondas se solapan o entrecruzan. Cuando las ondas interfieren entre s, la amplitud (intensidad o tamao) de la onda resultante depende de las frecuencias, fases relativas (posiciones relativas de crestas y valles) y amplitudes de las ondas iniciales .Por ejemplo, la interferencia constructiva se produce en los puntos en que dos ondas de la misma frecuencia que se solapan o entrecruzan estn en fase; es decir, cuando las crestas y los valles de ambas ondas coinciden. En ese caso, las dos ondas se refuerzan mutuamente y forman una onda cuya amplitud es igual a la suma de las amplitudes individuales de las ondas originales. La interferencia destructiva se produce cuando dos ondas de la misma frecuencia estn completamente desfasadas una respecto a la otra; es decir, cuando la cresta de una onda coincide con el valle de otra.En este caso, las dos ondas se cancelan mutuamente. Cuando las ondas que se cruzan o solapan tienen frecuencias diferentes o no estn exactamente en fase ni desfasadas, el esquema de interferencia puede ser ms complejo.

AbsorcinEs la captacin de luz, calor u otro tipo de energa radiante por parte de las molculas. La radiacin absorbida se convierte en calor; la radiacin que no se absorbe es reflejada, y sus caractersticas cambian. Por ejemplo, cuando la luz solar incide sobre un objeto, suele ocurrir que algunas de sus longitudes de onda son absorbidas y otras reflejadas. Si el objeto aparece blanco, es porque toda o casi toda la radiacin visible es reflejada. Pero cuando el objeto presenta un color distinto del blanco, significa que parte de la radiacin visible es absorbida, mientras otras longitudes de onda son reflejadas y causan una sensacin de color cuando inciden en el ojo. Un objeto que absorbe toda la radiacin que incide sobre l se conoce como cuerpo negro.En qumica, la absorcin es la captacin de una sustancia por otra. Por ejemplo, un gas como el oxgeno puede absorberse, o disolverse, en agua.La adsorcin, que frecuentemente se confunde con la absorcin, hace referencia a la adhesin de molculas de gases o lquidos a la superficie de slidos porosos. La adsorcin es un fenmeno de superficie; la absorcin es una mezcla o interpenetracin de dos sustancias.

Ondas electromagnticas planasEn la fsica de propagacin de ondas (especialmente ondas electromagnticas), una onda plana o tambin llamada onda mono dimensional, es una onda de frecuencia constante cuyos frentes de onda (superficies con fase constante) son planos paralelos de amplitud constante normales al vector velocidad de fase. Es decir, son aquellas ondas que se propagan en una sola direccin a lo largo del espacio, como por ejemplo las ondas en los muelles o en las cuerdas. Si la onda se propaga en una direccin nica, sus frentes de ondas son planos y paralelos.Por extensin, el trmino es tambin utilizado para describir ondas que son aproximadamente planas en una regin localizada del espacio. Por ejemplo, una fuente de ondas electromagnticas como una antena produce un campo que es aproximadamente plano en una regin de campo lejano. Es decir que, a una distancia muy alejada de la fuente, las ondas emitidas son aproximadamente planas y pueden considerarse como tal.

Expresin matemtica de la onda planaMatemticamente, una onda plana es una solucin de la ecuacin de onda de la siguiente forma:

Dnde i es la unidad imaginaria, k es el vector de onda, es la frecuencia angular y a es la amplitud compleja. La solucin fsica es usualmente encontrada tomando la parte real de la expresin.Esta es la solucin para una ecuacin de ondaescalar en un medio homogneo. Para ecuaciones de ondavectoriales, como las que describen a laradiacin electromagnticao las ondas en un medio elstico, la solucin para un medio homogneo es similar:multiplicado por un vector constantea. (Por ejemplo, enelectromagnetismoaes tpicamente el vector para elcampo elctrico,campo magntico, o elpotencial vectorial). Una onda transversal es aquella en que elvectoramplitud esortogonalak(por ejemplo, paraondas electromagnticasen un medioisotrpico), mientras que unaonda longitudinales aquella en que el vector amplitud es paralelo ak(por ejemplo en ondas acsticas propagndose en un gas o fluido).En esta ecuacin, la funcin (k) es larelacin de dispersindel medio, con el radio /|k| dando la magnitud de lavelocidad de faseyd/dkdando lavelocidad de grupo. Para el electromagnetismo en un medio isotrpico conndice de refraccinn, la velocidad de fase esc/n(la cual iguala a la velocidad de gruposolamente si el ndice no depende de la frecuencia).

ENERGIA Y MOMENTUMLa propiedad llamada cantidad de movimiento o momentum est asociada a la cantidad de masa que tiene un objeto y a la velocidad con que este se mueve; es transferible, es decir, una persona o un objeto pueden transferir momentum a un cuerpo. Esta propiedad est asociada a la cantidad de masa que tiene un objeto y a la velocidad con que este se mueve; es transferible, es decir, una persona o un objeto pueden transferir momentum a un cuerpo. Para esto debemos interactuar con l; dicho de otro modo, debemos ejercerle una fuerza.La densidad de enega asociada con el campo elctrico de una onda electromagntica es E=1202 De igual manera usando B=c y c=100 se obtiene para la densidad de energa magntica EB=120B2=120c22=1202,

Fuentes de informacin Teora De Maxwell: Sobre Las Ondas Electromagnticashttp://es.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell Mtodos de produccin de ondashttp://www.buenastareas.com/ensayos/Aplicacion-De-Las-Ondas-Electromagneticas/3296465.html Experimento de Hertzhttp://es.wikipedia.org/wiki/Experimento_de_Franck_y_Hertz Propiedades de las ondas electromagnticashttp://rabfis15.uco.es/lvct/tutorial/21/Propiedades%20de%20las%20ondas.html Ondas electromagnticas planashttp://es.wikipedia.org/wiki/Onda_plana ENERGIA Y MOMENTUMhttp://luz.izt.uam.mx/mediawiki/index.php/Energ%C3%ADa_y_momentum