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Onda electromagnética (O.E.M.)Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio. Y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell. A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas se propagan por el espacio sin necesidad de un medio, pudiendo por lo tanto propagarse en el vacío. Esto es debido a que las ondas electromagnéticas son producidas por las oscilaciones de un campo eléctrico, en relación con un campo magnético asociado. Las ondas electromagnéticas viajan aproximadamente a una velocidad constante muy alta, pero no infinita de 300.000 km por segundo. A esta velocidad podemos: - darle la vuelta entera a la Tierra en 20 milisegundos - viajar a la Luna en 1,3 segundos - llegar al Sol en 8 minutos 19 segundos - llegar a la estrella más cercana en 4,2 añosGracias a ello podemos observar la luz emitida por una estrella lejana hace tanto tiempo que quizás esa estrella haya desaparecido ya. O enterarnos de un suceso que ocurre a miles de kilómetros prácticamente en el instante de producirse.Años luz: En un año la luz recorre 9,46 millones de millones de kilómetros:9.460.000.000.000 Km = 9,46 x 1012 Km.A esta distancia se le llama el año-luz y es muy útil para expresar las distancias entre cuerpos estelares. Para viajar a la estrella más cercana (Alfa Centauro), la luz se demora 4,2 años, se dice entonces que Alfa Centauro se encuentra a una distancia de 4,2 años-luz.Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos 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 también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del mundo actual.Origen y formaciónLas cargas eléctricas al ser aceleradas originan ondas electromagnéticasEl campo eléctrico originado por la carga acelerada depende de la distancia a la carga, la aceleración de la carga y del seno del ángulo que forma la dirección de aceleración de la carga y a la dirección al punto en que medimos el campo.En la teoría ondulatoria, desarrollada por Huygens, una onda electromagnética, consiste en un campo eléctrico que varía en el tiempo generando a su vez un campo magnético y viceversa, ya que los campos eléctricos variables generan campos magnéticos (ley de Ampère) y los campos magnéticos variables generan campos eléctricos (ley de Faraday). De esta forma, la onda se auto propaga indefinidamente a través del espacio, con campos magnéticos y eléctricos generándose continuamente. Estas O.E.M. son sinusoidales (Curva que representa gráficamente la función trigonométrica seno), con los campos eléctrico y magnético perpendiculares entre sí y respecto a la dirección de propagación . Características de la radiación E.M.La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío. En el siglo XIX se pensaba que existía una sustancia indetectable, llamada éter, que ocupaba el vacío y servía de medio de propagación de las ondas electromagnéticas. El estudio teórico de la radiación electromagnética se denomina electrodinámica y es un subcampo del electromagnetismo.Los campos producidos por las cargas en movimiento pueden abandonar las fuentes y viajar a través del espacio (en el vacio) creándose y recreándose mutuamente. Lo explica la tercera y cuarta ley de Maxwell. Leyes de Maxwell Ley de Gauss y nos dice que el flujo a través de una superficie cerrada es proporcional a la carga encerrada. Ley de Gauss para el magnetismo, implica que en la naturaleza NO existen campos magnéticos de un polo (monopolos) , solo existen campos magnéticos de dos polos(dipolos), ya que en una superficie cerrada el número de líneas de campo que entran equivale al número de líneas que salen. Ley de Faraday. Esta ley relaciona el flujo del campo magnético con el campo eléctrico, establece que el rotacional del campo eléctrico inducido por un campo magnético variable es igual a menos la derivada parcial del campo magnético con respecto al tiempo. La integral de circulación del campo eléctrico es la variación del flujo magnético. Ley de Ampère, generalizada por Maxwell. Establece la relación entre los campos eléctrico y magnético, con corrientes eléctricas. Establece finalmente la forma en la que un campo eléctrico variable puede generar un campo magnético y como consecuencia, una corriente eléctrica en un circuito. Expresa cómo las líneas de un campo magnético rodean una superficie por la que, circula una corriente o hay una variación del flujo eléctrico. La integral de circulación del campo eléctrico es proporcional a la corriente y a la variación del flujo eléctrico. Maxwell demostró que sus ecuaciones podían combinarse para dar lugar a una ecuación de ondas que debían satisfacer los vectores y cuya velocidad en el vacío debía ser: Lo que da un valor de 299.792.458 m/s.Fenómenos asociados a la R.E.M.Interacción entre radiación electromagnética y conductores:Cuando un alambre o cualquier objeto conductor, tal como una antena, conduce corriente alterna, la radiación electromagnética se propaga en la misma frecuencia que la corriente.De forma similar, cuando una radiación electromagnética incide en un conductor eléctrico, hace que los electrones de su superficie oscilen, generándose de esta forma una corriente alterna cuya frecuencia es la misma que la de la radiación incidente. Este efecto se usa en las antenas, que pueden actuar como emisores o receptores de radiación electromagnética.Penetración de la R.E.M.En función de la frecuencia, las ondas electromagnéticas pueden no atravesar medios conductores. Esta es la razón por la cual las transmisiones de radio no funcionan bajo el mar y los teléfonos móviles se queden sin cobertura dentro de una caja de metal. Sin embargo, como la energía no se crea ni se destruye, cuando una onda electromagnética choca con un conductor pueden suceder dos cosas. La primera es que se transformen en calor: este efecto tiene aplicación en los hornos de microondas. La segunda es que se reflejen en la superficie del conductor (como en un espejo).Origen y propagación de las O.E.Una carga eléctrica acelerada crea un campo eléctrico variable y, como explican las leyes de Maxwell, los campos pueden abandonar la fuente que los produce y viajar por el espacio sin soporte material. Los campos no necesitan un medio deformable que vibre a su paso, lo único que vibra son los valores de los campos E y B en cada lugar. En efecto, un campo eléctrico variable engendra un campo magnético variable que, a su vez, engendra otro eléctrico y así avanzan por el espacio. Las ondas electromagnéticas, son ondas transversales en donde el campo eléctrico y el campo magnético son perpendiculares entre sí, y a su vez perpendiculares a la dirección de propagación. No necesitan por tanto soporte material para su propagación haciéndolo incluso a través del vacío. Como se aprecia en la ilustración, el campo eléctrico y el campo magnético están en fase, alcanzando valores máximos y valores mínimos al mismo tiempo. Recuerda además que estos dos campos no son independientes, ya que sus valores instantáneos están relacionados entre sí por la expresión E=c.B Expresión en la que c es la velocidad de propagación de la luz. Propiedades de las ondas electromagnéticasPara su propagación, las O.E.M. no requieren de un medio material específico. Así, 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 electromagnéticas se desplazan en el vacío a la velocidad de la luz (c = 299.792 km/s.), hasta que su energía se agota.A medida que la frecuencia se incrementa, la energía de la onda también aumenta. Todas las radiaciones del espectro electromagnético presentan las propiedades típicas del movimiento ondulatorio, como la difracción y la interferencia. Las longitudes de onda van desde billonésimas de metro hasta muchos kilómetros. La longitud de onda (λ) y la frecuencia (f) de las ondas electromagnéticas, relacionadas mediante la expresión λ.f=c son importantes para determinar su energía, su visibilidad, su poder de penetración y otras características.Características principales de las ondas electromagnéticasLas tres características principales de las ondas que constituyen el espectro electromagnético son:Frecuencia (f) Longitud () Amplitud (A)FrecuenciaLa frecuencia de una onda responde a un fenómeno físico que se repite cíclicamente un número determinado de veces durante un segundo de tiempo, tal como se puede observar en la siguiente ilustración:A.- Onda senoidal de un ciclo o hertz (Hz) por segundo. B.- Onda senoidal de 10 ciclos o hertz por segundo.La frecuencia de esas ondas del espectro electromagnético se representan con la letra (f) y su unidad de medida es el ciclo o Hertz (Hz) por segundo. Otras unidades de frecuencias muy utilizadas (en otros ámbitos) son las "revoluciones por minuto" (RPM) y los "radianes por segundo" (rad/s).La frecuencia y el periodo están relacionados de la siguiente manera: T.- Período: tiempo en segundos que transcurre entre el paso de dos picos o dos valles por un mismo punto, o para completar un ciclo. V.-Velocidad de propagación: Es la distancia que recorre la onda en una unidad de tiempo. En el caso de la velocidad de propagación de la luz en el vacío, se representa con la letra c.La velocidad, la frecuencia, el periodo y la longitud de onda están relacionados por las siguientes ecuaciones: En donde:C = Velocidad de la luz en el vacío (300.000 km/seg). = Longitud de onda en metros.v = Velocidad de propagación.T = Periodo.Longitud Las ondas del espectro electromagnético se propagan por el espacio de forma similar a como lo hace el agua cuando tiramos una piedra a un estanque, es decir, generando ondas a partir del punto donde cae la piedra y extendiéndose hasta la orilla.Cuando tiramos una piedra en un estanque de agua, se generan ondas similares a las radiaciones propias del espectro electromagnético.Tanto las ondas que se producen por el desplazamiento del agua, como las ondas del espectro electromagnético poseen picos o crestas, así como valles o vientres. La distancia horizontal existente entre dos picos consecutivos, dos valles consecutivos, o también el doble de la distancia existente entre un nodo y otro de la onda electromagnética, constituye lo que se denomina “longitud de onda”. P.- Pico o cresta: valor máximo, de signo positivo (+), que toma la onda sinusoidal del espectro electromagnético, cada medio ciclo, a partir del punto “0”. Ese valor aumenta o disminuye a medida que la amplitud “A” de la propia onda crece o decrece positivamente por encima del valor "0".V.- Valle o vientre: valor máximo de signo negativo (–) que toma la onda senoidal del espectro electromagnético, cada medio ciclo, cuando desciende y atraviesa el punto “0”. El valor de los valles aumenta o disminuye a medida que la amplitud “A” de la propia onda crece o decrece negativamente por debajo del valor "0". N.- Nodo: Valor "0" de la onda senoidal.La longitud de una onda del espectro electromagnético se representa por medio de la letra griega lambda. ( ) y su valor se puede hallar empleando la siguiente fórmula matemática:De donde:= Longitud de onda en metros.c = Velocidad de la luz en el vacío (300.000 km/seg).f = Frecuencia de la onda en hertz (Hz).Amplitud La amplitud constituye el valor máximo que puede alcanzar la cresta o pico de una onda. El punto de menor valor recibe el nombre de valle o vientre, mientras que el punto donde el valor se anula al pasar, se conoce como “nodo” o “cero”. De acuerdo su longitud de onda, las O.E.M. pueden ser agrupadas en rango de frecuencia. Este ordenamiento es conocido como Espectro Electromagnético, objeto que mide la frecuencia de las ondas.ESTA es la segunda parte de mi trabajo de física biológica, espero que les sea de ayuda Primera parte:http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/12869760/Luz_-su-naturaleza-y-sus-teorias.html

LuzSe llama luz (del latín lux, lucis) a la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más amplio e incluye el rango entero de radiación conocido como el espectro electromagnético, mientras que la expresión luz visible denota la radiación en el espectro visible.La óptica es la rama de la física que estudia el comportamiento de la luz, sus características y sus manifestaciones.El estudio de la luz revela una serie de características y efectos al interactuar con la materia, que nos permiten desarrollar algunas teorías sobre su naturaleza.Velocidad finitaSe ha demostrado teórica y experimentalmente que la luz tiene una velocidad finita. La primera medición con éxito fue hecha por el astrónomo danés Ole Roemer en 1676 y desde entonces numerosos experimentos han mejorado la precisión con la que se conoce el dato. Actualmente el valor exacto aceptado para la velocidad de la luz en el vacío es de 299.792.458 m/s. La velocidad de la luz al propagarse a través de la materia es menor que a través del vacío y depende de las propiedades dieléctricas del medio y de la energía de la luz. La relación entre la velocidad de la luz en el vacío y en un medio se denomina índice de refracción del medio: Naturaleza de la luzLa luz presenta una naturaleza compleja: depende de cómo la observemos se manifestará como una onda o como una partícula. Estos dos estados no se excluyen, sino que son complementarios. Sin embargo, para obtener un estudio claro y conciso de su naturaleza, podemos clasificar los distintos fenómenos en los que participa según su interpretación teórica: Teoría corpuscular (NEWTON-1666)DescripciónEn esta teoría la luz es como un torrente de partículas sin carga y sin masa llamadas fotones. Las cuales son emitidas a gran velocidad, y en línea recta, por cuerpos luminosos, llamados manantiales luminosos. La dirección de propagación de estas partículas recibe el nombre de rayo luminoso, el cual puede atravesar medios transparentes y ser reflejado por materias opacas. Son capaces de portar todas las formas de radiación electromagnética. Esta interpretación resurgió debido a que, la luz, en sus interacciones con la materia, intercambia energía sólo en cantidades discretas (múltiples de un valor mínimo) de energía denominadas cuantos. Este hecho es difícil de combinar con la idea de que la energía de la luz se emita en forma de ondas, pero es fácilmente visualizado en términos de corpúsculos de luz o fotones. Por último también consideraba que los diferentes colores que formaban la luz blanca se deben a diferentes tipos de corpúsculos, cada uno responsable de un color.Esta teoría explica la propagación rectilínea de la luz, la reflexión y la refracción; pero no explica la interferencia y la difracción. Teoría ondulatoria (HUYGENS-1678)DescripciónEn esta teoría la energía luminosa no está concentrada en cada partícula, como en la teoría corpuscular, sino que está repartida por todo el frente de onda. El frente de onda es perpendicular a las direcciones de propagación. La teoría ondulatoria explica perfectamente los fenómenos luminosos mediante una construcción geométrica llamada principio de Huygens, además según esta teoría, la luz se propaga con mayor velocidad en los medios menos densos. Esta teoría no fue aceptada debido al gran prestigio de Newton. Tuvo que pasar más de un siglo para que se tomara nuevamente en consideración la "Teoría Ondulatoria"Esta teoría explica: las leyes de la reflexión y refracción, pero tiene una dificultad fundamental que es precisamente la hipótesis del éter. Como las ondas se trasmiten en el vacío, Huygens supone que las ondas luminosas necesitan para propagarse un medio ideal, el ETER, presente tanto en el vacío como en los cuerpos materiales. Existe, pues, una contradicción en la naturaleza del éter, ya que por un lado debe ser un sólido incompresible y por otro no debe oponer resistencia al movimiento de los cuerpos. Los experimentos Young (1801) quien explicó el fenómeno de la interferencia y midió las longitudes de onda correspondientes a los distintos colores del espectro, y los de Fresnel (1815) quien explicó el fenómeno de la polarización transformando el movimiento ondulatorio longitudinal, supuesto por Huygens, en transversal, fueron decisivos para que se tomaran en consideración los estudios de Huygens y para la explicación de la teoría ondulatoria.DiferenciasLos partidarios de la ley de Newton decían que Huygens había inventado una sustancia hipotética, el éter. Además no sería posible la formación de sombras nítidas, ya que si la luz se asemeja al sonido debería doblar las esquinas (Una persona se la oye aunque no se la vea)Huygens dudaba de las partículas que formaban cada uno de los colores de la luz del Sol. No consideraba un gran problema la propagación rectilínea y ponía el siguiente ejemplo: Una embarcación pequeña no es un gran obstáculo para las grandes olas del mar pero un gran barco si detiene un pequeño oleaje produciendo zonas de sombras. Solo había que idear obstáculos suficientemente pequeños similares a la longitud de onda de la luz. Teoría electromagnética (MAXWELL-1865)Esta teoría demuestra que la perturbación del campo electromagnético puede propagarse en el espacio a una velocidad que coincide con la de la luz en el vacío, equiparando por tanto las ondas electromagnéticas con las ondas luminosas. Veinte años después, Hertz comprueba que las ondas hertzianas de origen electromagnético tienen las mismas propiedades que las ondas luminosas, estableciendo definitivamente la identidad de ambos fenómenos. Con esta teoría no se da explicación a los fenómenos de absorción o emisión, a los fenómenos fotoeléctricos, ni a la emisión de luz por cuerpos incandescentes. Y por lo tanto es necesario volver a la teoría corpuscular, como hizo Planck en 1900. Teoría de los quantos (PLANCK 1900) Esta teoría establece que los intercambios de energía entre la materia y la luz, solo son posibles por cantidades discretas de energía denominadas quantum o quantos (menor cantidad de energía que puede transmitirse en cualquier longitud de onda.).Einstein, en 1905, explicó el efecto fotoeléctrico utilizando la teoría de los cuantos, admitiendo que la luz se traslada por el espacio en forma de cuantos. A este quanto de radiación se le dio posteriormente el nombre de fotón. Esta teoría tropieza con el inconveniente de no poder explicar los fenómenos de tipo ondulatorio: Interferencias, difracción, etc. Provocando que nos encontremos nuevamente con dos hipótesis contradictorias, la teoría electromagnética y la de los quantos. Teoría de la dualidad onda-corpúsculoLa teoría electromagnética y la de los quantos, herederas de la ondulatoria y corpuscular respectivamente, evidencian la doble naturaleza de la luz. La dualidad onda-corpúsculo, también llamada dualidad onda-partícula, resolvió una aparente paradoja, demostrando que la luz puede poseer propiedades de partícula y propiedades ondulatorias.De acuerdo con la física clásica existen diferencias entre onda y partícula. Una partícula ocupa un lugar en el espacio y tiene masa mientras que una onda se extiende en el espacio caracterizándose por tener una velocidad definida y masa nula.Actualmente se considera que la dualidad onda-partícula es un “concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas y ondas: las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa”. (Stephen Hawking, 2001)Éste es un hecho introducido por de Broglie, físico francés de principios del siglo XX. En 1924 en su tesis doctoral propuso la existencia de ondas de materia, es decir que toda materia tenía una onda asociada a ella. Esta idea revolucionaria, fundada en la analogía con que la radiación tenía una partícula asociada, propiedad ya demostrada entonces, no despertó gran interés, pese a lo acertado de sus planteamientos, ya que no tenía evidencias de producirse. Sin embargo, Einstein reconoció su importancia y cinco años después, en 1929, De Broglie recibió el Nobel en Física por su teoría sobre la mecánica ondulatoria. Esta teoría establece así la naturaleza corpuscular de la luz en su interacción con la materia (procesos de emisión y absorción) y la naturaleza electromagnética de esta en su propagación.Esto es el comienzo de mi trabajo para física biológica, espero que les sirva y pronto subiré el resto Sgunda parte: http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/12869841/Ondas-electromagneticas_-origen-y-caracteristicas_.html