Este documento resume los descubrimientos científicos clave relacionados con las ondas electromagnéticas. Explica cómo Newton, Oersted, Faraday y Maxwell contribuyeron al entendimiento de la luz y las conexiones entre electricidad y magnetismo. También describe las propiedades fundamentales de las ondas electromagnéticas como su velocidad, longitud de onda y frecuencia, así como fenómenos como la reflexión, refracción, interferencia y difracción.

1. Módulo IV
Ondas
electromagnéticas

2. Radiación electromagnética
¿Cuáles son sus propiedades?
¿Cómo está compuesta?
¿Cómo se propaga?

3. La Luz del Sol

4. Descomposición de la Luz
 En 1666 Isaac Newton
descompone la luz
utilizando un prisma
Isaac Newton
(1642-1727)
1666

5. Magnetismo y Electricidad
 En 1820 Crhistian
Oersted descubre que la
corriente eléctrica produce
magnetismo
Hans Crhistian
Oersted
(1777-1851)
1820

6. Magnetismo y Electricidad
 En 1831 Michael Faraday
produce electricidad a partir de
magnetismo
1831

7. Ondas Electromagnéticas
 En 1865 James Clerk
Maxwell descubre la conexión
entre los dos fenómenos
 Formula la teoría de las Ondas
Electromagnéticas
 La luz es una de ellas
1865

8. λ
VELOCIDAD
Longitud de onda
ν
FRECUENCIA
ONDAS
ELECTRO-
MECÁNICAS DE MATERIA
MAGNÉTICAS
ELÁSTICAS
http://www.maloka.org/f2000/waves_particles/wavpart4.html

9. λ
VELOCIDAD
Longitud de onda
ν
FRECUENCIA
ONDAS
ELECTRO-
MECÁNICAS DE MATERIA
MAGNÉTICAS
ELÁSTICAS
http://www.maloka.org/f2000/waves_particles/wavpart4.html

10. Onda electromagnética
 El campo eléctrico y el magnético vibran en fase
 Son perpendiculares entre sí y con la dirección de
propagación

11. Onda electromagnética
 Longitud de onda (λ): Distancia entre dos puntos sucesivos
en igual fase de vibración
 Frecuencia (ν): Número de ondas por unidad de tiempo
c=λ.υ
c = 300.000 Km/s

12. Frecuencia de una onda EM

13. Energía de una Onda EM
 En 1900 descubre la relación
entre energía y frecuencia
(teoría del cuanto)
E = h ⋅υ
c = λ ⋅υ
1900

14. Explicación del fenómeno fotoeléctrico
Einstein postulaba que la luz no llega
de una manera continua, sino que
está compuesta por pequeños
paquetes de energía, a los que llamó
“cuantos”.
Por medio de la hipótesis cuántica,
formulada por M. Planck cinco años
antes, Einstein logró dar una
explicación al fenómeno según el cual
Albert Einstein
la energía de los electrones emitidos
(1879-1955)
no depende de la intensidad de la luz
incidente
1905

15. Si la energía del fotón hν
es muy pequeña, ningún
electrón se libera y no
hay señal de corriente
en el instrumento.
Si los fotones tienen
energías mayores que
las requeridas para
"sacar" electrones de la
superficie, este "exceso"
se transforma en
"energía cinética y hay
corriente

16. Cuando la luz llega a la superficie
del metal la energía no se reparte
equitativamente entre los átomos, la
energía es absorbida y emitida en
forma discontinua, ella se
transmite e impacta de manera
también discontinua o discreta: en
paquetes o cuantos (fotones)

17. Espectro de radiación electromagnética

18. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
“LUZ”
CUANTOS “ONDA”

19. VELOCIDAD
λ ν
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
“ONDA”
REFRACCIÓN MATERIA INTERFERENCIA
REFLEXION DIFRACCIÓN DISPERSIÓN POLARIZACIÓN

20. λ
VELOCIDAD ν
ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
CUANTO
ESPECTROS ESPECTROS
MATERIA
EMISIÓN ABSORCIÓN
NIVELES NIVELES
DE ENERGÍA DE ENERGÍA
EQUIPOS
DE
DETECCIÓN

21. RMN
REFRACTÓMETRO
POLARÍMETRO
FOTÓMETRO
DE LLAMA INSTRUMENTAL
EPR
ESPECTROSCOPIO ABSORCIÓN
ATÓMICA
DIFRACCIÓN
DE RAYOS X ESPECTROFOTÓMETRO

22. De la onda al rayo…

23. Arco iris primario y secundario
The rainbow is
caused by refraction
and reflection
in falling water
droplets.

24. Halo solar
 Ocurre alrededor del sol en climas fríos por la
presencia de cristales de hielo en el aire

25. Reflexión

26. Fracción
reflejada en
función del
ángulo de
incidencia

27. Refracción de la luz

28. Refracción
 n1 sen i = n2 sen r
 n1 = índice de refracción del
medio del que procede.
i = ángulo de incidencia
n2 = índice de refracción del
medio en el que se refracta.
r = ángulo de refracción

29. Velocidad e índice de refracción
Material Refractive Index
Air 1.0003
Water 1.33
Glycerin 1.47
Immersion Oil 1.515
Glass 1.52
Flint 1.66
Zircon 1.92
Diamond 2.42
Lead Sulfide 3.91

30. Angulo límite

31. Variación del
índice de
refracción con
la longitud de
onda

32. Dispersión de la luz

33. Difracción con rendija circular

34. Difracción con dos rendijas

35. Difracción con triple y múltiple rendija

36. Red de difracción

37. Difracción en un CD
 Los tracks de un compact
disc actúan como una red
de difracción, produciendo
una separación de los
colores de la luz. La
separación entre tracks es
de 1,6 micrones, que
equivale a 625 “rendijas” o
espejitos/mm, que provocan
el fenómeno de difracción.

38. Interferencia constructiva
Dos ondas en fase, de
distinta fuente presentan
interferencia constructiva
si
d2 - d1 = n l
n = 0, 1, 2, 3, .....
-------------------------------
---
La diferencia debe ser un
número entero de
longitudes de onda

39. Interferencia destructiva
Dos ondas en fase, de
distinta fuente presentan
interferencia constructiva
si
d2 - d1 = (2n + 1) (λ/2)
n = 0, 1, 2, 3, .....
-------------------------------
La diferencia debe ser de
½ longitud de onda

40. Filtros interferenciales
 Si un espacio delgado y transparente
es encerrado entre 2 capas
semirreflectivas, tienen lugar
múltiples reflexiones y la interferencia
que se produce puede ser usada para
seleccionar una longitud de onda. Si
el espacio es de ½ λ de la λ deseada,
las otras longitudes serán atenuadas
por interferencia. Si la capa de atrás
es totalmente reflectiva, el dispositivo
se conoce como espejo dicroico, que
refleja solamente la λ seleccionada.

41. Interferómetro de Michelson

42. Refractómetro
de Abbe

43. Marcha de rayos en el refractómetro

44. Refracción en el prisma

45. Direcciones de applets
 1 RADIACIÓN ELECTROMAGNETICA
 http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/polarizedlight/emwave/index.html
 2. PRINCIPIO DE HUYGENS (ACORTADO): http://enebro.pntic.mec.es/~fmag0006/
huygens_applet.html
 2’. PRINCIPIO DE HUYGENS:
 http://acacia.pntic.mec.es/~jruiz27/huygens/huygens.html
 3. LEYES DE REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN:
http://acept.la.asu.edu/PiN/act/refract/refract.shtm
 http://acacia.pntic.mec.es/~jruiz27/light/refracciones.html
 4. DISPERSIÓN DE LA LUZ
 http://acacia.pntic.mec.es/~jruiz27/dispersion/arcoiris.html
 5. INTERFERENCIA - PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN
 http://stwi.weizmann.ac.il/Lasers/laserweb/Java/Superposition/home.html
 6. SUPERPOSICIÓN EN DOS EN DIRECCIONES ENCONTRADAS
 http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/waveSuperposition/waveSuperposition.html
 7. DIFRACCIÓN 1 RENDIJA
 http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/diffraction/basicdiffraction/index.html
 8. DIFRACCION DOBLE RENDIJA: http://webphysics.ph.msstate.edu/javamirror/interf/
interference.html