INTENSIDAD DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Transcripción

1 INTENSIDAD DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS I OBJETIVO Detemina la ecuación empíica ente la intensidad de la luz a tavés de la ciente eléctica que pduce un haz de luz al incidi en una celda fteléctica y la distancia desde la fuente del haz de luz a dicha celda. II FUNDAMENTO TEORICO En el estudi del tanspte de enegía p una nda de cualquie clase se establece que la intensidad de la nda (la enegía media p unidad de tiemp y p unidad de áea) es igual al pduct de la densidad de enegía media (enegía p unidad de vlumen) p la velcidad de la nda. La densidad de enegía almacenada en el camp eléctic es: y la densidad de enegía almacenada en el camp magnétic es: ue = ½ E () ub = B () En el cas de una nda electmagnética en el espaci libe, E = c B, de md que pdems expesa la densidad de enegía magnética en función del camp eléctic, paa da la densidad de enegía ttal: u = ue + ub = E = B E B (3) c La intensidad instantánea de la nda electmagnética en el vací seá: S = u c = c E = c B E B (4) La intensidad pmedi viene dada p la expesión Sm = c E = c B / m m (5) Dnde Em y Bm sn ls vales de pic amplitudes de las ndas eléctica y magnética espectivamente. La ecuación (4) se puede genealiza en fma de una expesión vectial: E B S (6) El vect S se denmina vect de Pynting en hn a su descubid Si Jhn Pynting.

2 Cm E y B sn pependiculaes en una nda electmagnética, el módul de S es la intensidad instantánea de la nda y su diección es la de ppagación de la misma. Sin embag, n siempe la ppagación de enegía es unidieccinal. Una bmbilla eléctica, p ejempl, emite ndas electmagnéticas unifmemente en tdas dieccines. Si la ptencia eléctica de la bmbilla es P, sól una facción de ella, P se cnviete en adiación electmagnética. A una distancia de la bmbilla, la enegía se distibuye unifmemente sbe una supeficie esféica de áea 4. P l tant la intensidad pmedi es: Sm = P 4 Cm se ve, la intensidad S vaía cn la distancia cm /. Est es, la enegía pcedente del fc F, cm se ve en la Figua, se distibuye en supeficies cada vez mayes a mayes distancias del fc. En el actual expeiment, hacems incidi un haz de luz sbe una celda fteléctica, geneándse en ésta una deteminada ciente eléctica. La ciente geneada en la celda fteléctica se debe a la enegía absbida de la adiación electmagnética; de md que la ciente está elacinada diectamente cn la intensidad de la nda. Midiend la ciente eléctica paa vaias distancias de la fuente a la celda fteléctica se detemina empíicamente cóm vaía la ciente eléctica cn la distancia de la fuente a la celda fteléctica y, a tavés de este esultad, se evalúa la dependencia de la intensidad de la luz cn la distancia al fc. Dad que la intensidad de la luz es diectamente ppcinal a la intensidad de ciente, pdems escibi S = K I e igualand a la ecuación (7) tenems: (7) F Figua S P K I = 4, De dnde, la elación ente la ciente y la distancia, es: P I = ( ) 4 K (8) Esta ecuación evela que la ciente es invesamente ppcinal al cuadad de la distancia de la fuente de luz a la ftcelda. La gáfica I vs. es una hipébla cuadática, la cual se puede linealiza mediante la sustitución de vaiables: X = Ln e Y = Ln I. Cn ests cambis, la ecuación (8) se puede escibi cm: P Ln I = Ln ( ) Ln 4 K Dnde vems que la pendiente de la ecta btenida epesenta el expnente de en la ecuación (8): B = (9) III PROCEDIMIENTO

3 . Calcule la ptencia eléctica de suminist de enegía a la fuente de luz P(en W) midiend el vltaje y la ciente de peación.. Instale el equip cm se muesta en la Figua. Asegúese que el haz incida pependiculamente a la celda fteléctica. 3. Clca el select del ampeímet en el ang de ls ma A dependiend del tip de ftcelda que dispnga en su mesa de tabaj 4. Haga macas cada 3 cm a l lag de la línea ecta que unen las psicines de la fuente de luz y de la ftcelda. Maque psicines de 3, 6, 9,, 5, 8, y 30 cm medidas a pati de la psición de la fuente. 5. Clca la celda fteléctica en la psición = 8 cm y ante la ciente eléctica que egista el ampeímet. FUENTE DE LUZ CC. Figua : Equip expeimental 6. Repita el pas antei las veces que sea necesai paa btene ls dats, I (intensidad de la ciente), hasta cmpleta la tabla, situand sucesivamente a la ftcelda en las psicines macadas. IV DATOS EXPERIMENTALES Especificacines de la fuente de luz: I =... V =... P =... Tabla : Ciente vs. distancia i i (cm) Ii ( ) Ln i Ln Ii

4 0 VI ANÁLISIS DATOS Métd Gáfic. En papel milimetad gafique I vs. Cuál es la ecuación geneal del gáfic btenid?. Gafique Y = ln I vs. X = ln. Qué tip de gáfic btiene? 3. Calcule el intecept y la pendiente en el gáfic antei. A =... B = btenga la ecuación empíica I vs.. Métd Estadístic 5. Calcule p egesión lineal, la pendiente y el intecept. Esciba también la ecuación empíica. A =... B = Esciba la ecuación ln I vs ln. 7. A pati de la ecuación antei, btenga la ecuación empíica I vs.. 8. Evalúe p cmpaación simple el e pcentual de B cn espect al val pedich p la ecuación (9).

5 VII CUESTIONARIO. Cn sus ppias palabas, desciba el significad físic del vect de Pynting Tienen igual aplicación las ecuacines (5) y (7)? Fundamente Puede cnsidease cm fuente puntual de adiación electmagnética el fc de luz utilizad en esta páctica? Cóm justifica el us de la ecuación (7) paa este cas?

6 MILIMETRADO (/)