RESUMEN DE PROPIEDADES DE LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS

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1 RESUMEN DE PROPIEDADES DE LAS ONDAS ELECTROMAGNETICAS 1. Pueden ser generadas por la aceleración de cargas eléctricas oscilantes con alta frecuencia. 2. Las ondas se desplazan a través del vacio con: B 3. Componentes de E y son perpendiculares (Planas), son transversales B 4. Las magnitudes de E y están relacionadas por: E/B = c 5. Las ondas electromagnéticas obedecen al principio de superposición. 6. Transportan Energía y también Momento.

2 Vector de Poynting

3 Cantidad de movimiento y Presión de radiación Una onda electromagnética, además de portar energía, porta cantidad de movimiento lineal Cantidad absorbida por las superficies A Ejerce una presión sobre aquella superficie Incidencia Ortogonal U p c Absorción de toda la energía Tipo Cuerpo negro Reflexión perfecta Tipo espejo

4 Una vela solar (vela de fotones) es un método de propulsión para sondas y naves espaciales alternativo o complementario al uso de motores.

5 Ejercicio 1. Suponiendo que la antena de una espacio de radio de 10 [kw] radia ondas electromagnéticas esféricas. Calcular el campo eléctrico máximo a 5 [km] de la antena. Ejercicio 2. La gente realiza presentaciones con punteros laser para mejorar la ilustración. Si un indicador de 3 [mw] crea un punto en la pantalla de 2 [mm] de diámetro. Determinar la presión de radiación sobre una pantalla que refleja el 70% de la luz que incide sobre ella. Ejercicio 3. Una antena parabólica de 20 [m] de diámetro recibe (de manera perpendicular) una señal de radio de una fuente distante. La señal es una onda senoidal continua de amplitud V E MAX 0.2 [ ]. Suponga que la antena absorbe toda la radiación que incide sobre el disco. m a) Cual es la amplitud del campo magnético de la onda. b) Cual es la intensidad de la radiación recibida. c) Cual es la potencia recibida. d) Cual es la fuerza ejercida por las ondas de radio sobre la antena.

6 Espectro de la radiación Electromagnética Permite describir la distribución de la radiación (ondas) electromagnéticas en función de su frecuencia, y por ende de su longitud de onda según la relación :. f c En funcion de la cantidad de energia y su frecuencia por: E h.

7 Espectro de frecuencias

8 Luz visible: tipo particular de radiación para la cual el ojo humano es sensible (tenemos detectores para la luz). Vemos distintos colores porque nuestros ojos reaccionan de manera diferente a distintas longitudes de onda. Ejemplo: luz roja: = 7. 10E 7 m luz violeta: = E 7 m Nuestros ojos tienen mayor sensibilidad para = 5500 A (verdeamarillo) que coincide con el máximo de la emisión solar. Radiación electromagnética invisible: rayos gamma, rayos X, UV, IR, Ondas de Radio. Todas viajan a la velocidad de luz.

9 Opacidad de la Atmosfera terrestre La opacidad en nuestro caso se refiere a que tan buena transmitancia (Translucido) puede tener la atmosfera para permitir el paso de radiación electromagnética. sólo una fracción de la radiación llega a nosotros debido a la opacidad selectiva de la atmósfera terrestre.

10 Mayor opacidad implica que menor radiación atraviesa la atmósfera. Causas de la opacidad: Vapor de agua y oxígeno: ondas de radio con < 1 cm. Vapor de agua y CO 2 : absorben radiación IR Ozono: UV, rayos gamma, rayos X Visible (imprevisto y cotidiano) : nubes Interacción UV solar con alta atmósfera: ionósfera (capa conductora a 100 km) Refleja > 10 m análogo a un espejo (transmisiones AM).

11 Longitudes de Onda Larga - Radio frecuencia Clasficacion según el Convenio internacional de frecuencias en funcion de su empleo. Clasificación de las ondas en telecomunicaciones VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF Sigla Rango 10 khz a 30 khz 30 khz a 300 khz 300 khz a 3 MHz 3 MHz a 30 MHz 30 MHz a 300 MHz 300 MHz a 3 GHz 3 GHz a 30 GHz 30 GHz a 300 GHz Denominaci ón Muy baja frecuencia Baja frecuencia Frecuencia media Alta frecuencia Muy alta frecuencia Ultra alta frecuencia Super alta frecuencia Extremada mente alta frecuencia Empleo Radio gran alcance Radio, navegación Radio de onda media Radio de onda corta TV, radio TV, radar, telefonía móvil Radar Radar

12 RADIACION INFRARROJA Llamada radiación térmica IR Emitida por cualquier cuerpo que este por encima de los 0 [K]. Categorias de IR: infrarrojo cercano (800 nm a 2500 nm) infrarrojo medio (2.5 µm a 50 µm) infrarrojo lejano (50 µm a 1000 µm)

13 RADIACION VISIBLE Descomposición de la luz blanca en el espectro de luz visible

14 RADIACION ULTRAVIOLETA Emisión desde el color violeta del visible hasta frecuencias cercanas a los rayos X. Fuentes: Lámparas fluorescentes ionización de un tubo con gas de Hg a baja presión y poseen un recubrimiento fosforescente. Aplicación: Esterilización, eliminación de bacterias y virus sin dejar residuos.

15 Clasificación de la radiación ultravioleta Nombre Ultravioleta cercano Abreviación Longitud de Onda(nm) Energía por foton (ev) NUV ,10 6,30 Onda larga UVA ,10 3,87 Onda media UVB ,87 4,43 Onda corta UVC ,43 6,20 Ultravioleta lejano Ultravioleta extremo FUV, VUV , EUV, XUV 91,2 1 13,6 1240

16 RAYOS X y RAYOS GAMMA (ϒ)

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18 Anteojos de visión nocturna Utilizan típicamente un intensificador de imagen para convertir la luz débil del espectro visible e infrarrojo a la luz visible. La mayoría de los anteojos de visión nocturna exhiben una imagen verde, porque la sensibilidad máxima de la visión de color humana es alrededor 555 nanómetros. Algunos sin embargo, pueden utilizar una imagen en blanco y negro.

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22 Ejercicio 4. Un observador se encuentra a una gran distancia r de un punto luminoso que emite una potencia P0. Calcular las magnitudes de los campos eléctrico y magnético en función de P0. (Suponer que la fuente es monocromática que irradia uniformemente en todas direcciones y que en puntos distantes se comporta como una onda viajera plana)

Ejercicio 1. Ejercicio 2. Ejercicio 3.

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