Módulo IVMódulo IV

Ondas Ondas electromagnéticaselectromagnéticas

Radiación electromagnéticaRadiación electromagnética

¿Cómo está compuesta?¿Cómo está compuesta?

¿Cómo se propaga?¿Cómo se propaga?

¿Cuáles son sus propiedades?¿Cuáles son sus propiedades?

La Luz del SolLa Luz del Sol

Descomposición de la LuzDescomposición de la Luz

En 1666 Isaac Newton En 1666 Isaac Newton descompone la luz descompone la luz utilizando un prismautilizando un prisma

Isaac NewtonIsaac Newton(1642-1727)(1642-1727)

1666

Magnetismo y ElectricidadMagnetismo y Electricidad En 1820 En 1820 CrhistianCrhistian

Oersted Oersted descubre que la descubre que la corriente eléctrica produce corriente eléctrica produce magnetismomagnetismo

Hans CrhistianHans CrhistianOerstedOersted

(1777-1851)(1777-1851)

1820

En 1831 En 1831 Michael FaradayMichael Faraday produce electricidad a partir de produce electricidad a partir de magnetismomagnetismo

Magnetismo y ElectricidadMagnetismo y Electricidad

1831

Ondas ElectromagnéticasOndas Electromagnéticas

En 1865 En 1865 James Clerk James Clerk MaxwellMaxwell descubre la conexión descubre la conexión entre los dos fenómenosentre los dos fenómenos

Formula la teoría de las Ondas Formula la teoría de las Ondas ElectromagnéticasElectromagnéticas

La luz es una de ellasLa luz es una de ellas

1865

VELOCIDAD

λLongitud de onda

ONDAS

DE MATERIAELECTRO-

MAGNÉTICASMECÁNICASELÁSTICAS

νFRECUENCIA

http://www.maloka.org/f2000/waves_particles/wavpart4.html

VELOCIDAD

λLongitud de onda

ONDAS

DE MATERIAELECTRO-

MAGNÉTICASMECÁNICASELÁSTICAS

νFRECUENCIA

http://www.maloka.org/f2000/waves_particles/wavpart4.html

El campo eléctrico y el magnético vibran en faseEl campo eléctrico y el magnético vibran en fase Son perpendiculares entre sí y con la dirección de Son perpendiculares entre sí y con la dirección de

propagaciónpropagación

Onda electromagnéticaOnda electromagnética

Onda electromagnéticaOnda electromagnética

Longitud de onda (λ): Distancia entre dos puntos sucesivos Longitud de onda (λ): Distancia entre dos puntos sucesivos en igual fase de vibraciónen igual fase de vibración

Frecuencia (ν): Número de ondas por unidad de tiempoFrecuencia (ν): Número de ondas por unidad de tiempo

c = λ . υ

c = 300.000 Km/s

Frecuencia de una onda EM

Energía de una Onda EMEnergía de una Onda EM En 1900 descubre la relación En 1900 descubre la relación

entre energía y frecuenciaentre energía y frecuencia (teoría del cuanto)(teoría del cuanto)

υλυ

⋅=⋅=

c

hE

1900

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 la energía de los electrones emitidos no depende de la intensidad de la luz incidente

Albert Einstein

(1879-1955)

Explicación del fenómeno fotoeléctrico

1905

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

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)

Espectro de radiación electromagnéticaEspectro de radiación electromagnética

“ONDAONDA”CUANTOSCUANTOS

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

““LUZ”LUZ”

“ONDAONDA”

VELOCIDAD λ

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

ν

REFLEXION

REFRACCIÓN INTERFERENCIA

POLARIZACIÓN

MATERIA

DISPERSIÓNDIFRACCIÓN

VELOCIDADλ ν

MATERIA

CUANTOCUANTO

ESPECTROS

NIVELES DE ENERGÍA

EMISIÓN ABSORCIÓN

EQUIPOSDE

DETECCIÓN

ESPECTROS

NIVELES DE ENERGÍA

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

REFRACTÓMETRO

INSTRUMENTALINSTRUMENTAL

RMN

EPR

ABSORCIÓN ATÓMICA

ESPECTROFOTÓMETRODIFRACCIÓNDE RAYOS X

ESPECTROSCOPIO

FOTÓMETRODE LLAMA

POLARÍMETRO

De la onda al rayo…De la onda al rayo…

Arco iris primario y secundarioArco iris primario y secundario

The rainbow is caused by refraction

and reflection in falling water

droplets.

Halo solarHalo solar Ocurre alrededor del sol en climas fríos por la Ocurre alrededor del sol en climas fríos por la

presencia de cristales de hielo en el airepresencia de cristales de hielo en el aire

ReflexiónReflexión

Fracción Fracción reflejada en reflejada en función del función del ángulo de ángulo de incidenciaincidencia

Refracción de la luzRefracción de la luz

RefracciónRefracción n1 sen i = n2 sen rn1 sen i = n2 sen r n1 = índice de refracción del n1 = índice de refracción del

medio del que procede.medio del que procede.i = ángulo de incidenciai = ángulo de incidencian2 = índice de refracción del n2 = índice de refracción del medio en el que se refracta.medio en el que se refracta.r = ángulo de refracciónr = ángulo de refracción

Velocidad e índice de refracciónVelocidad e índice de refracción

3.91Lead Sulfide2.42Diamond1.92Zircon1.66Flint1.52Glass1.515Immersion Oil1.47Glycerin1.33Water

1.0003AirRefractive IndexMaterial

Angulo límiteAngulo límite

Variación del Variación del índice de índice de

refracción con refracción con la longitud de la longitud de

ondaonda

Dispersión de la luzDispersión de la luz

Difracción con rendija circularDifracción con rendija circular

Difracción con dos rendijasDifracción con dos rendijas

Difracción con triple y múltiple rendijaDifracción con triple y múltiple rendija

Red de difracciónRed de difracción

Difracción en un CDDifracción en un CD

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

Interferencia constructivaInterferencia 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

Interferencia destructivaInterferencia 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

Filtros interferencialesFiltros interferenciales Si un espacio delgado y transparente Si un espacio delgado y transparente

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

Interferómetro de MichelsonInterferómetro de Michelson

Refractómetro Refractómetro de Abbede Abbe

Marcha de rayos en el refractómetroMarcha de rayos en el refractómetro

Refracción en el prismaRefracción en el prisma

Direcciones de appletsDirecciones de applets 11 RADIACIÓN ELECTROMAGNETICARADIACIÓN ELECTROMAGNETICA http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/polarizedlight/emwave/index.htmlhttp://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/polarizedlight/emwave/index.html 2.2. PRINCIPIO DE HUYGENS (ACORTADO)PRINCIPIO DE HUYGENS (ACORTADO): : httphttp://://enebro.pntic.mec.esenebro.pntic.mec.es//~fmag0006~fmag0006//

huygens_applet.htmlhuygens_applet.html 2’. PRINCIPIO DE HUYGENS2’. PRINCIPIO DE HUYGENS: : http://acacia.pntic.mec.es/~jruiz27/huygens/huygens.html http://acacia.pntic.mec.es/~jruiz27/huygens/huygens.html 33. . LEYES DE REFLEXIÓN Y REFRACCIÓNLEYES DE REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN: :

http://acept.la.asu.edu/PiN/act/refract/refract.shtmhttp://acept.la.asu.edu/PiN/act/refract/refract.shtm hhttpttp://acacia.pntic.mec.es/://acacia.pntic.mec.es/~jruiz27~jruiz27//lightlight//refracciones.htmlrefracciones.html 4. 4. DISPERSIÓN DE LA LUZDISPERSIÓN DE LA LUZ http://acacia.pntic.mec.es/~jruiz27/dispersion/arcoiris.htmlhttp://acacia.pntic.mec.es/~jruiz27/dispersion/arcoiris.html 5. INTERFERENCIA5. INTERFERENCIA - - PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓNPRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN http://stwi.weizmann.ac.il/Lasers/laserweb/Java/Superposition/home.htmlhttp://stwi.weizmann.ac.il/Lasers/laserweb/Java/Superposition/home.html 66. . SUPERPOSICIÓN EN DOS EN DIRECCIONES ENCONTRADASSUPERPOSICIÓN EN DOS EN DIRECCIONES ENCONTRADAS http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/waveSuperposition/waveSuperposition.htmlhttp://www.phy.ntnu.edu.tw/java/waveSuperposition/waveSuperposition.html 7. DIFRACCIÓN 1 RENDIJA 7. DIFRACCIÓN 1 RENDIJA httphttp://://micro.magnet.fsu.edumicro.magnet.fsu.edu/primer/java//primer/java/diffractiondiffraction//basicdiffractionbasicdiffraction//index.htmlindex.html 8. DIFRACCION DOBLE RENDIJA:8. DIFRACCION DOBLE RENDIJA: httphttp://://webphysics.ph.msstate.eduwebphysics.ph.msstate.edu//javamirrorjavamirror//interfinterf//

interference.htmlinterference.html