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Eureka la luz es una Onda Electromagnética

¡Eureka! La luz es una Onda Electromagnética desarrollado por 2 Científicos

Hoy hablaremos sobre la onda electromagnética, y veremos una forma simplificada sobre como Maxwell dedujo que la luz tenía naturaleza electromagnética. Uno de los resultados de mayor significancia obtenido por James Clerk Maxwell a partir de sus brillantes ecuaciones.

James Clerk Maxwell a partir de sus brillantes ecuaciones. Está claro en que fue el primero en determinar el valor de la velocidad de propagación de una onda electromagnética.Está claro en que fue el primero en determinar el valor de la velocidad de propagación de una onda electromagnética. Además, sus cálculos demostraron, que en el vacío (o en el aire), una onda de este tipo se propaga con una rapidez de 3 x 108 m/seg.

Por otra parte, de manera experimental, a comienzos del siglo XX, el físico francés Louis Fizeau consiguió medir la velocidad de la luz con bastante precisión, al hacer que un haz luminoso recorriera una distancia pequeña (casi 16 km) sobre la superficie de la tierra. El valor conseguido fue aproximadamente de 3,13 x 108 m/seg.

Luego en 1862, León Focault, con un experimento más preciso que el de Fizeau, halló un valor de la velocidad de la luz de 2,98 x 108 m/seg. 

Importancia de los resultados sobre la velocidad de la onda electromagnética

La verdadera importancia sobre estos resultados radica en el hecho de que coincide con la velocidad de propagación de la onda electromagnética calculada por Maxwell. Este hecho histórico en la conformación de las ideas de la ciencia, ocurrió como sigue: Maxwell sintetiza la teoría electromagnética en su casa de campo a las afueras de Londres.

De hecho, al regresar determinó el valor del cociente entre las unidades electromagnéticas y electrostáticas. Cuando Maxwell, descubrió que su resultado de la velocidad de la onda electromagnética coincidía casi exactamente con las medidas de la velocidad de la luz intuye que: la luz tiene que ser onda electromagnética.

En la actualidad que se sabe de la sospecha de Maxwell

Hoy día, sabemos que las sospechas de Maxwell era justificada: la luz es en realidad una onda electromagnética. El establecimiento de la naturaleza electromagnética de la luz se considera uno de los más grandes triunfos de la ciencia.

Por lo tanto, puesto que los fenómenos luminosos tienen su origen en fenómenos electromagnéticos, la óptica puede considerarse como una rama del electromagnetismo, y sus leyes de la reflexión, refracción, difracción, polarización entre otros más, que pueden deducirse a partir de la ecuaciones de maxwell.

¿Sabías que…?

En 1932, Albert Michelson, después de casi 50 años, logró los experimentos más precisos para medir la velocidad de la luz, obteniendo en sus últimas mediciones el valor de 2,9977 x 108 m/seg . En la actualidad se le asigna la notación c,el último resultado consensuado para c es 2,997925x 108 m/seg Hoy se usa (c =3,0x 108 m/seg.

La confirmación experimental esperada

Con frecuencia escuchamos hablar de las “ondas hertzianas”, Echemos una mirada a:

  • ¿Cómo aparecieron?
  • ¿Quién las descubrió?
  • ¿Realmente que son las Ondas Hertzianas?

Heinrich Rudolf HertzDebido a la muerte temprana de Maxwell en 1879, Maxwell no alcanzó a ver la conformación definitiva de sus postulados. Por lo que, la presencia de la onda electromagnética solo pudo ser verificada en su experimento a fines del siglo pasado, por el gran físico alemán Heinrich Hertz.

Sin duda alguna, este científico logró obtener en su laboratorio, ondas electromagnéticas, con todas las propiedades previstas por Maxwell. Los experimentos de Hertz establecen un punto de giro sobre la historia de la ciencia, ya que constituyen la primera y decisiva victoria de la teoría de campos sobre la idea newtoniana de la acción instantánea a distancia.

Ondas electromagnéticas y su contribución con el desarrollo de la Humanidad

No es exagerado decir que los experimentos de Hertz constituyeron otro de los puntos críticos de la historia de la humanidad. Estos experimentos han hecho posible el desarrollo de la comunicación en la sociedad por medio de la radio y la televisión. 

También, en la ciencia el resultado de los experimentos, demostró que la concepción newtoniana del mundo, que asumía con carácter universal necesitaba un cambio, hecho que obtiene su punto máximo cuando las ideas relativistas de Einstein mostraron que había que repensar la concepción newtoniana y perfecta del mundo.

¿Sabías que el proyecto original de Hertz era demostrar la variación de la polarización de las sustancias dieléctricas que produce un campo magnético?

En efecto, en el transcurso de sus experimentos, Hertz se dio cuenta de que en sus manos tenía un dispositivo capaz de producir y detectar las ondas electromagnéticas predichas por Maxwell y, mediante el consecutivo desarrollo de sus experimentos, en poco tiempo logró demostrar la existencia de esas ondas.

Veamos una ilustración del experimento de Hertz

Experimento de Hertz para emitir y recibir ondas electromagnéticas

Tal como se puede apreciar, en la ilustración del experimento de Hertz. El emisor estaba constituido por dos esferas conectadas a una bobina. La corriente alterna inducida en la bobina comunica a las dos esferas una gran cantidad de carga de signo opuesto, llegando a saltar una chispa entre ellas.

Por efecto de la bobina, la descarga era oscilante, eso quiere decir que si los argumentos de Maxwell eran correctos, debería propagarse a través del aire una onda electromagnética de la misma frecuencia con la que oscilaba el circuito.

El elemento que sirvió de receptor para lograr detectar estas ondas estaba constituido por un pequeño cable curvado en forma de circuito, con dos pequeñas esferas en sus extremos, de forma que, estando muy próximas, pudiera así saltar las chispas entre ellas, al reproducirse en la esfera receptora la oscilación del emisor. Hertz fue capaz de detectar estas ondas electromagnéticas aún cuando el receptor estuviese separado muchos metros del emisor.

Adicionalmente, comprobó que un espejo cóncavo era capaz de hacer converger las ondas electromagnéticas tal como ocurría con las ondas luminosas. En tal sentido, los experimentos de Hertz, además de conformar las hipótesis de Maxwell, contribuyeron a establecer que la luz es, en efecto, una onda electromagnética.

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Para Finalizar ¿Sabías que…?

En la óptica electromagnética, uno de los dispositivos transcendentes es la fibra óptica. La cual es una guía de ondas que permite direccionar la onda. Estas fibras están fabricadas con un material dieléctrico transparente muy delgado (≈ 10-5 m) recubierto de otra sustancia que facilita la reflexión total interna. Por lo que, el uso más importante de la fibra óptica es la transmisión de información, la cual requiere de un control preciso de la dirección de propagación de la onda.

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