Ver o código fonte de «Onda electromagnética»

{{Outros homónimos|Onda}}
A '''onda electromagnética''' é un modelo utilizado para representar a [[radiación electromagnética]].

Convén distinguir ben a radiación electromagnética, que é o fenómeno estudado, e a onda electromagnética, que é unha das representacións do fenómeno. Outra representación ten en conta a existencia do [[fotón]].

Son exemplos de ondas electromagnéticas as [[Onda (física)|ondas]] de [[Ondas de radio|radio]], as [[microondas]], a [[Radiación térmica|radiación de calor]], os [[raios X]], a [[radiación gamma]] e a [[luz]]. Esta última, a onda luminosa, é unha onda electromagnética na que a [[lonxitude de onda]] corresponde ao [[espectro visíbel]], comprendido entre as lonxitudes de onda de 400 e 750&nbsp;nm<ref>Non hai acordo sobre os límites exactos, principalmente polas variacións individuais da percepción na especie humana. Áchanse, ás veces, límites máis amplos, de 380 a 800 nm.</ref>, correspondentes ás enerxías de fotón de 1,5 a 3 [[Electrón-volt|eV]].

== Historia ==
[[Ficheiro:Christiaan huygens.jpg|miniatura|200px|Retrato de [[Christiaan Huygens]], quen desenvolveu a [[teoría ondulatoria da luz]].]]
A [[teoría ondulatoria da luz]] foi desenvolvida principalmente por [[Christiaan Huygens]] na segunda metade do [[século XVII]], e posteriormente por [[Augustin Fresnel]] a comezos do [[Século XIX|XIX]]. Esta teoría oponse á teoría corpuscular, defendida principalmente por [[Isaac Newton]]. Huygens traballou principalmente nas leis de [[Reflexión (física)|reflexión]] e da [[Refracción|refración]], Fresnel desenvolveu especialmente as nocións de [[interferencia]] e de lonxitude de onda. A concepción da luz como unha ondulación incita aos físicos a imaxinar un medio de propagación, o [[éter]].

O grande avance teórico levouno a cabo [[James Clerk Maxwell]] ao sintetizar as leis do [[electromagnetismo]] nas súas [[Ecuacións de Maxwell|ecuacións]], as cales predicían a existencia de ondas electromagnéticas, e a súa [[Velocidade da luz|velocidade]], e permitían a hipótese de que a luz é unha onda electromagnética.

As [[ondas de radio]], con baixa frecuencia e gran lonxitude de onda, foron descubertas a finais do século XIX fundamentalmente grazas aos traballos de [[Alexander Stepanovich Popov|Alexander Popov]], [[Heinrich Hertz]], [[Édouard Branly]] e de [[Nikola Tesla]]. O [[raios X]], de alta frecuencia e débil lonxitude de onda, foron descubertos por [[Wilhelm Röntgen]] en [[1895]].

O problema da [[radiación de corpo negro]] foi resolto por [[Max Planck]] en [[1901]] introducindo unha [[Constante de Planck|constante]] e descontinuidades, explicadas por [[Albert Einstein]] en 1905 nos seus traballos sobre o [[efecto fotoeléctrico]], onde propón a existencia dun quantum enerxético. Este quantum é a premisa do modelo do fotón, síntese das aproximacións das teorías ondulatoria e corpuscular da luz, proporcionando a idea dunha xeneralización a toda a materia: a [[mecánica cuántica]].

== Emisión ==
As ondas electromagnéticas (perturbacións dos campos eléctrico e magnético) son producidas por partículas cargadas aceleradas<ref>{{cita libro |apelidos1=Landau |nome1=Lev Davidovich |apelidos2=Lifshit︠s︡ |nome2=Evgeniĭ Mikhaĭlovich |título=Physique théorique, tome 2: Théorie des champs |páxina=67 |lingua=fr |cita=as cargas non poden propagarse se non están animadas por un movemento acelerado. Este resultado deriva igualmente do [[principio da relatividade]], xa que pode levar unha carga animada dun movemento uniforme a un [[Referencial inercial|referencial de inercia]] en relación ao cal está en repouso; sabemos que as cargas en repouso non irradian.}}</ref>.

== Descrición ==
[[Ficheiro:Onde electromagnetique.svg|miniatura|400px|Onda electromagnética: oscilación acoplada do campo eléctrico e do campo magnético, modelo do dipolo vibrante (o triedro <math>\scriptstyle \left(\vec{k},\vec{E},\vec{B}\right)</math> debe ser directo)]]

Como todas as [[Onda (física)|ondas]], unha onda electromagnética pode analizarse utilizando a [[análise espectral]]. Pódese descompoñer a onda en ondas chamadas «monocromáticas». {{Ver tamén|Espectro de ondas planas}}

Unha onda electromagnética monocromática pode modelizarse por un [[Momento do dipolo eléctrico|dipolo electrostático]] vibrante. Este modelo reflicte axeitadamente, por exemplo, as oscilacións da nube electrónica dun [[átomo]] intervenientes na [[dispersión de Rayleigh]] (modelo do electrón elasticamente ligado).

As variacións dos campos eléctrico e magnético están relacionadas polas [[ecuacións de Maxwell]]. Pódese, xa que logo, representar a onda por un só destes campos, en xeral o [[campo eléctrico]].

Logo é posíbel escribir a ecuación xeral dunha ''onda plana monocromática'': 
: <math>\vec{E}(\vec{r},t) = \cos(\omega t - \vec{k} \cdot \vec{r} + \varphi) \cdot \vec{E}_0</math>
onde:
* <math>\omega </math> é a pulsación que vale <math>\frac{2 \pi c}{\lambda}</math>
* <math>{\vec{r}}</math> é o vector de posición do punto considerado,
* <math>\vec{k}</math> é o [[vector de onda]] cuxa norma vale <math>\frac{2\pi}{\lambda}</math> <ref>este vector définese ás veces por 1/λ, a ecuación de onda é entón<br /> <math>\vec{E}(\vec{r},t) = \cos(\omega t - 2\pi \vec{k} \cdot \vec{r} + \varphi) \cdot \vec{E}_0</math></ref>, sendo <math>\lambda</math> a [[lonxitude de onda]] ;
* <math>\varphi</math> é a [[Fase dunha onda|fase]] na orixe.
Frecuentemente, úsase tamén a forma [[Número complexo|complexa]] : 
: <math>\vec{E}(\vec{r},t) = e^{i \cdot (\omega t - \vec{k} \cdot \vec{r} + \varphi)} \cdot \vec{E}_0</math> 
Obteranse entón as cantidades físicas, reais, tomando a parte real desta forma complexa.

== Propiedades ==

=== Polarización ===
A [[polarización]] corresponde á dirección e á amplitude do campo eléctrico <math>\vec{E}</math>. Para unha onda non polarizada, ou natural, <math>\vec{E}</math> xira arredor do seu eixe de forma aleatoria e imprevisíbel ao longo do tempo. Polarizar unha onda corresponde a darlle unha traxectoria definida ao campo eléctrico. Existen varias clases de polarización:
* A polarización linear, cando <math>\vec{E}</math> se mantén sempre no mesmo [[Plano (xeometría)|plano]].
* A polarización circular, na que o campo eléctrico xira arredor do seu eixe describindo un [[círculo]].
* A polarización elíptica, se o campo eléctrico xira arredor do seu eixe e cambia de amplitude para formar unha [[Elipse (xeometría)|elipse]].

=== Comportamento ondulatorio ===
; Propagación
: Nun medio homoxéneo e [[Isotropía|isótropo]], a onda electromagnética propágase en liña recta. No momento en que se encontra cun obstáculo, hai [[difracción]]; durante un cambio de medio, hai reflexión e refracción ; hai tamén refracción se as propiedades do medio cambian dunha parte a outra (heteroxeneidade). {{Véxase tamén|Principio de Huygens-Fresnel}}.

; [[Reflexión (física)|Reflexión]]
: Durante un cambio de medio de propagación, unha parte da onda electromagnética regresa ao medio de orixe, isto é a reflexión.
: O caso máis coñecido da reflexión é o [[espello]], mais tamén se refire aos raios X (espello de raios X) e ás ondas de radio: reflexión sobre a ionosfera das ondas megahercianas, [[antena parabólica]], [[reflexión lunar]]…

; [[Refracción]]
: Durante un cambio de medio de propagación, se o segundo medio é transparente para a onda, isto é se se propaga a través do medio mais cunha dirección diferente. A refracción concirne á luz ([[Lente (óptica)|lente de contacto]], [[miraxe]]), mais tamén as ondas de radio (refracción das ondas decamétricas na ionosfera).

; [[Difusión]]
: Cando unha onda atopa un átomo, difúndese nel, cambia de dirección. Distínguese a [[dipersión de Rayleigh]], tamén chamada «difusión electrónica», no curso da cal a onda non cambia de lonxitude de onda; a [[Efecto Raman|difusión Raman]], que é unha difusión electrónica con diminución ou aumento de lonxitude de onda; e a [[Efecto Compton|difusión Compton]], no transcurso da cal se produce un aumento da lonxitude de onda, como no caso do raios X difundidos en átomos lixeiros.

; [[Interferencia]]s
: Como todas as ondas, as ondas electromagnéticas poden interferir. No caso das [[radiocomunicación]]s, provocan unha perturbación do sinal pola recepción de ruídos parasitos. {{Véxase tamén|Relación sinal/ruído}}

; [[Difracción]]
: A interferencia de ondes difundidas recibe o nome de difracción:
:* [[teoría da difracción]] ;
:* [[difracción por unha fenda]] ;
:* [[Experimento da dobre fenda|fendas de Young]] ;
:* [[rede de difracción]] ;
:* [[difracción de raios X]] ;
:* [[Espazo k|espazo recíproco]].

; [[Fluxo]] de enerxía
: O fluxo de enerxía a través dunha superficie vén dado polo fluxo do [[vector de Poynting]].

=== [[Dualidade onda partícula]] ===

A noción de onda electromagnética compleméntase coa de [[fotón]]. De feito, a onda proporciona unha descrición máis precisa da radiación para baixas frecuencias (é dicir, para as lonxitudes de onda longas), como as ondas de radio.

A onda electromagnética representa dúas cousas:
* a variación macroscópica do [[campo eléctrico]] e do [[campo magnético]]
* a [[función de onda]] do fotón, isto é, que o cadrado da norma da onda é a probabilidade de presenza dun fotón.

Cando o fluxo de enerxía é grande en comparación coa enerxía dos fotóns, pódese considerar que hai un fluxo case continuo de fotóns, e os dous conceptos se sobrepoñen. Isto xa non é certo cando o fluxo de enerxía é baixo (os fotóns son enviados un a un), o concepto de "variación macroscópica" (media) deixa de ter sentido.

O fluxo de enerxía vén dado polo vector de Poynting. Cada fotón «transporta» unha cantidade de enerxía determinada, cuxo valor e ''E'' = ''h''·ν, sendo ''h'' a [[constante de Planck]] e ν a frecuencia. Pódese calcular desta maneira o fluxo de fotóns a través dunha superficie.

== Notas ==
{{listaref}}

== Véxase tamén ==
{{commonscat}}
=== Outros artigos ===
* [[Radiación electromagnética]]
=== Ligazóns externas ===
* [http://www.physnet.org/modules/pdf_modules/m210.pdf ''Electromagnetic Waves from Maxwell's Equations''] no proxecto Physnet. {{en}}

{{Control de autoridades}}

[[Categoría:Electromagnetismo]]
[[Categoría:Artigos que toda Wikipedia debería ter (Ciencia)]]