ONDAS ELECTROMAGNETICAS Por Sandra Milena Pachn Peralta Lic

ONDAS ELECTROMAGNETICAS Por: Sandra Milena Pachón Peralta Lic. UPN FUNDACIÓN UNIVERSITARIA COLOMBO GERMANA RESOLUCIÓN 26827 DE 29 DE NOVIEMBRE 2017

La luz es una onda electromagnética que se propaga en el vacío. Se propaga como campos transversales oscilatorios, se divide en E y B que son perpendiculares.

Ondas mecánicas Vs Ondas electromagnéticas

Región del espacio CAMPO ELÉCTRICO Éter Ley de gravitación Q experimenta una fuerza eléctrica Fuerza eléctrica Cargas positivas Cargas negativas Grupo Profesores Matemáticas

COULOMB La fuerza de atracción o repulsión entre dos cargas puntuales es directamente proporcional al producto de las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa

K UN COULOMB ES LA CARGA TRANSFERIDA EN UN SEGUNDO A TRAVES DE CUALQUIER SECCIÓN TRANSVERSAL DE UN CONDUCTOR MEDIANTE UNA CORRIENTE CONSTANTE DE UN AMPERE ε 0=8, 85. 10 -12 C 2/N. m 2

• Dos cargas de Q=4µC y q= -8µC, están separadas una distancia de 4 mm ¿Con qué fuerza se atraen? Dado el sistema de cargas de la figura, determina la fuerza que experimenta q 2 sabiendo que las tres cargas se encuentran en el vacío y el sistema de referencia está expresado en metros.

CAMPO ELECTRICO Se da cuando una carga modifica las propiedades del medio que la rodea, como la fuerza gravitacional son fuerzas de acción a distancia, no necesita del contacto entre cuerpos.

ECUACIONES 10 E 1 = E 2 en magnitud y dirección contraria entonces son 0 E 3, es la única que produce campo eléctrico que afecta el punto p cm E = F / q Ejemplo : sean las cargas de 25 X 10^-7 C E = K Q / r² P Et = E 1+ E 2 + E 3 si hay varias cargas produciendo campos

Si tenemos una carga Q 1=100 C, en el vacío, situada en un punto de coordenadas (2, 0); calcular la intensidad de campo eléctrico que se origina en el punto de coordenadas (0, 2).

¿Cuál es la distancia a la que debemos colocar dos cargas puntuales en el agua, q 1 = 4 µC y q 2 = -4 µC, para que se atraigan con una fuerza de 4. 8 N?

Corrientes eléctricas Naturaleza dipolar CAMPO MAGNÉTICO E Onda mecánica Tesla Ley de Lorentz Fuerza eléctrica Fuerza magnética Cargas negativas Positivas Grupo Profesores Matemáticas

El campo magnético B es una magnitud vectorial. Puede estar producido por una carga puntual en movimiento o por un conjunto de cargas en movimiento, es decir, por una corriente eléctrica.

Como los polos opuestos se atraen, significa que el Polo Norte geográfico de la Tierra es en realidad el Polo Sur magnético y viceversa (en realidad no coinciden exactamente, están separados unos 1800 km). Las líneas de campo magnético terrestre salen entonces del Polo Sur geográfico y entran por el Polo Norte,

La existencia del campo magnético terrestre nos protege de las radiaciones del espacio, ya que las partículas cargadas quedan atrapadas en las líneas campo magnético. Además, este hecho provoca las auroras boreales y australes, ya que debido a colisiones de estas partículas con los iones de gases que hay en la atmósfera, se producen emisiones de energía en el espectro visible generando imágenes de colores.

La unidad de campo magnético en el Sistema Internacional es el tesla (T). Un tesla se define como el campo magnético que ejerce una fuerza de 1 N (newton) sobre una carga de 1 C (culombio) que se mueve a velocidad de 1 m/s dentro del campo y perpendicularmente a las líneas de campo

Cuando una carga q se mueve con una cierta velocidad, como se muestra en la siguiente figura, crea un campo magnético en todo el espacio.

Donde: • q es la carga creadora del campo • v es la velocidad de dicha carga • r es la distancia desde el punto donde se encuentra la carga hasta el punto P donde se está calculando el campo • ur es un vector unitario que va desde el punto donde se encuentra la carga hacia el punto donde se calcula el campo • μ 0 es una constante denominada permeabilidad del espacio libre. Su valor en el Sistema Internacional es μ 0 = 4π 10 -7 T m/A

Una carga eléctrica crea un campo magnético de 4 · 10 -4 T en un punto situado a 3 cm de dicha corriente. ¿Cuál es la intensidad de la carga eléctrica? . Si lleva una velocidad de 0, 3 m/s

TEORIAS ONDULATORIA CORPUSCULAR • Fuentes luminosas emiten pequeñas partículas, en línea recta con gran velocidad. • Reflexión, refracción y Ek de la luz • NEWTON • Se debe a vibraciones periódicas. , sinusoidales ETER. • Velocidad constante en el vacío. Intensidad proporcional al 2 de la amplitud • Reemplazo de la teoría mecánica por la electromagnética. • HUYGENS YOUNG Y FRESNEL • MAXWEL CUANTICA • Paquetes de energía llamados fotones o cuantos, asociado a las vibraciones luminosas.

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO El espectro electromagnético es el conjunto de longitudes de onda de todas las radiaciones electromagnéticas. Tiene rangos de frecuencias enormes La longitud de onda λ esta relacionada con la frecuencia mediante 3�� 108� /� �� c=f λ

La longitud de onda de luz amarilla de una llama de sodio es de 589 nm. Calcule su frecuencia. Tomado de Física de TIPPENS, Ed. Mc Graw Hill

El Sol emite una serie de radiaciones que permiten la vida en la Tierra. Esta radiación se distribuye a lo largo del espectro electromagnético, o conjunto de ondas electromagnéticas, desde las más cortas, los rayos gamma, hasta las ondas de mayor longitud, las de radio. El ojo solo puede detectar una parte muy pequeña del espectro = luz visible o Su intervalo de longitud de onda va de 400 a 700 nm (400 a 700 × 10− 9 m) con frecuencias correspondientes de 750 a 430 THz (7. 5 a 4. 3 × 1014 Hz) aproximadamente

Las ondas ultravioleta -menor longitud de onda que las violeta- tienen una frecuencia alta y son en su mayoría absorbidas por los gases de la atmósfera. Son los famosos rayos UVA que pueden dañar nuestra piel. Un exceso de radiación ultravioleta puede tener consecuencias graves para nuestra salud, desde quemaduras graves hasta cáncer de piel. Los rayos gamma. Son ondas mucho más cortas por lo que liberan gran cantidad de energía produciendo el fenómeno de la radiactividad. Son similares a los rayos X y tienen gran poder de penetración para atravesar la materia. Para absorberlas se necesita una capa gruesa de plomo o una pared de hormigón. Pueden producirse por efecto de una reacción nuclear o como resultado de la explosión de una supernova u otro cuerpo celeste. Al otro lado del espectro encontramos la luz infrarroja, Este tipo de ondas tienen una longitud mayor que la luz visible y proporcionan calor a la Tierra. Todos los objetos emiten radiación infrarroja. William Herschel descubrió estos rayos colocando un termómetro en un prisma de cristal por el que pasaba la luz, que se descomponía en un arco iris. Así el científico pudo medir el calor que emitía cada color.

Por debajo de la radiación infrarroja se sitúan las microondas, con una longitud mayor. Estas ondas son capaces de modificar las moléculas de agua de los cuerpos generando calor. Por último, en el extremo del espectro electromagnético se encuentran las ondas de radio, de muy baja frecuencia. Estas se propagan en línea recta aunque podemos enviar y recibir las señales de radio gracias a que rebotan en la atmósfera y regresan a la superficie terrestre.

FUENTES LUMINOSAS El átomo esta formado de un núcleo rodeado de electrones que giran en diferentes órbitas, se dice que el átomo esta excitado, cuando el electrón regresa a su orbita original restituyendo la energía en forma de luz, así la luz provienen del regreso de un electrón a su orbita original El flujo luminoso es la parte de potencia radiante total emitida por una fuente de luz que es capaz de afectar el sentido. ¿Sabias qué? En una lámpara común de luz incandescente solo el 10%de la energía radiantes es flujo luminoso. La mayor parte de la potencia radiante no es luminosa

Un proyector de luz está equipado con una lámpara de 40 cd, que concentran un haz de luz sobre una pared vertical. El haz cubre el área de 9 m² de la pared, y el proyector esta situado a 20 m de dicha pared. Calcule el flujo luminoso del proyector.

FUENTES DELUZ Las radiaciones electromagnéticas de las que se compone la luz pueden producirse de forma muy variada y según los fenómenos que las generen. 1. TERMORRADIACIÓN 2. LUMINISCENCIA 3. RADIACIÓN ELÉCTRICA 1. SOL, FUEGO, LAMPARAS INCADESCEN TES COMUNES Y ALÓGENAS 2. RELÁMPAGO, LAMPARAS DE SODIO MERCURIO Y HALOGENUR OS METÁLICOS 3. LUCIERNAG A Y LEDS

Fenómenos de la luz Cuando la luz incide sobre un cuerpo, éste la devuelve al medio en mayor o menor proporción según sus propias características. Este fenómeno se llama reflexión y gracias a él podemos ver las cosas es un fenómeno característico de las ondas que consiste en la dispersión y curvado aparente de las ondas cuando encuentran un obstáculo. Es el fenómeno por el cual un rayo luminoso sufre una desviación al atravesar dos medios transparentes de distinta densidad. Cambio de dirección que experimenta una onda al cambiar de medio

Leyes de Snell refracción El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal trazados en un punto de incidencia están contenidos en un mismo plano Entre el ángulo de incidencia y el n = c/ v de refracción existe la siguiente relación. n 1 sen i=n 2 sen r sen i / senr =v 1 / v 2

Cuál es la velocidad de la luz para estas sustancias? ? ? sustancia Índice de refracción Aceite 1, 51 Aire 1 Agua 1, 33 Cuarzo 1, 54 Diamante 2, 42 hielo 1, 41 160º θ Un rayo de luz, entra al agua como lo muestra figura, hallar el valor de θ

ESPEJOS PLANOS: Superficie pulida que forma imágenes a causa de la reflexión de la luz. CURVOS: Son casquetes esféricos, cóncavos o convexos, las imágenes son muy diferentes de las dadas por un espejo plano.

La imagen producida por un espejo plano es virtual, ya que no la podemos proyectar sobre una pantalla, tiene el mismo tamaño que el objeto y se encuentra a la misma distancia del espejo que el objeto reflejado p=q p q Inversión lateral: imágenes invertidas en el sentido de derecha a izquierda

CENTRO DE CURVATURA, C : Es el centro de la superficie esférica que pertenece al espejo. RADIO DE CURVATURA, R: Es la distancia entre C y la superficie del espejo EJE ÓPTICO: Es la recta que pasa por C y V, cortando al espejo en dos partes simétricas e iguales. CURVOS ELEMENTOS VÉRTICE DEL ESPEJO, V: Es el origen del sistema de coordenadas, donde se intercepta la superficie del espejo con el eje óptico. FOCO, F: Es el punto donde convergen los rayos paralelos al eje óptico en un espejo cóncavo. En general los espejos estudiados son de poca curvatura.

1. Rayo de color rojo: Cualquier rayo que incide de manera paralela al eje óptico de refleja en dirección del foco o su prolongación (espejo divergente) 2. Rayo de color verde: Todo rayo que pasa por el foco o viene en dirección del foco, al reflejarse lo hace paralelo al eje óptico 3. Rayo Azul: Todo rayo que pasa por el centro de curvatura o en su dirección e incide perpendicular a la superficie del espejo, necesariamente se refleja por la misma trayectoria, pero en sentido contrario. 4. Rayo de color negro: Este rayo que incide justo en el vértice del espejo, se refleja en el mismo ángulo con el cual incidió y en el caso del espejo divergente es su proyección la que determina la formación de la imagen

Sólo se producen imágenes virtuales CONCAVO CONVERGENTE

CONVEXO DIVERGENTE

1 Distancia al objeto OV p Distancia de la imagen IV q Radio de curvatura CV R Tamaño del objeto OA y Tamaño de la imagen I y’ + �� 1 = 2 1 1 1 + = �� �� ‘ −�� �� = = �� �� � = � 2

¿Cuál es la longitud focal de un espejo convergente, cuyo radio de curvatura es de 20 cm? ¿Cuál es la naturaleza y la colocación de la imagen formada por el espejo si un objeto se encuentra a 15 cm del vértice del espejo?