Energía de las ondas electromagnéticas

'== Energía de las ondas electromagnéticas == La energía de las ondas electromagnéticas es debida al campo eléctrico $U_E=\frac{1}{2}{ϵ}_0{E}^2$y al campo magnético $U_B=\frac{1}{2{\mu }_0}{B}^2$.

La energía total promedio es la suma del promedio de las energías, usando  $E=cB$   y $c=\frac{1}{\sqrt{{\mu }_0{ϵ}_0}}$  , tenemos

$\overline{U}=\frac{1}{2}{ϵ}_0{E}^2=\frac{1}{2{\mu }_0}{B}^2$

Vector de Poynting

El vector de Poynting describe “la rapidez de flujo de energía que cruza un área unitaria mediante radiación electromagnética”.

$\overrightarrow{S}=\frac{1}{{\mu }_0}\overrightarrow{E}\times \overrightarrow{B}$

El vector de Poynting no siempre va en la dirección en la que se propaga la onda, excepto cuando se propaga la onda en un medio isótropo.

Ahora, la magnitud de este vector queda descrita por:

$S=\frac{EB}{{\mu }_0}=\frac{E^2}{{\mu }_{0}c}=\frac{c{B}^2}{{\mu }_0}$

La cual representa la energía por unidad de área en cualquier instante de tiempo.

El promedio de S en el tiempo se conoce como intensidad de onda I

$I=\frac{E_{max}{B}_{max}}{2{\mu }_0}=\frac{E_{max}^2}{2{\mu }_{0}c}=\frac{c{B}_{max}^2}{2{\mu }_0}$

“La intensidad de una onda electromagnética es igual a la densidad de energía por la velocidad de la luz”.

“Las ondas electromagnéticas transportan una cantidad de movimiento lineal”.

Cuando hay absorción completa es $p=\frac{U}{c}$

Cuando hay reflexión completa es $p=\frac{2U}{c}$

donde U es la energía transportada por la onda.

Principio de Huygens

Es una construcción geométrica que permite determinar la posición de un frente de onda nuevo usando un frente de onda anterior.

“En la construcción de Huygens todos los puntos en un frente de onda determinado se toman como fuentes puntuales para la producción de ondas esféricas secundarias, llamadas trenes de ondas, que se propagan hacia afuera por un medio con magnitudes de velocidad características de ondas en ese medio. Después de algún intervalo de tiempo transcurrido la nueva posición del frente de onda es la superficie tangente a los trenes de onda”.

Diagrama explicativo del principio de Huygens.

Principio de Fermat

Fermat demostró que cuando la luz viaja de un punto a otro sigue una trayectoria real, la cual es aquella en la que emplea un tiempo mínimo en recorrerla. Esta trayectoria no siempre es la más corta.

Diagrama explicativo del principio de Fermat.

Confirmo lo aprendido

• Evaluación de la lección 2: Energía de las ondas electromagnéticas