Quarq

Unde electromagnetice

Sfârşitul secolului al XIX-lea aduce în fizică prima mare unificare a unor fenoneme/concepte: electricitatea, magnetismul şi lumina.

  1. Câmpul magnetic este o consecinţă a trecerii curentului electric prin circuite electrice.
  2. M. Faraday evidenţiază fenomenul de inducţie electromagnetică (un flux magnetic variabil care parcurge cu circuit generează o tensiune electromotoare şi un curent ) şi stabileşte legea care descrie acest fenomen.
  3. Pe de altă parte se demonstrează că la rândul său un câmp electric variabil în timp generează un câmp magnetic. În 1865 J.C. Maxwell arată că la baza tuturor fenomenelor electrice şi magnetice stau 4 ecuaţii. Din analiza acestor ecuaţii rezultă că sarcinile electrice în mişcare accelerată generează un câmp electric şi magnetic interdependente. Acest câmp este numit câmp electromagnetic şi viteza de propagare a acestuia este de ` 3∙10^(8) m/s. \ \ \ \ \ `. Forma de propagare în spaţiu a câmpului electromagnetic este unda electromagnetică.
  4. În 1849 Fizeau efectuează primul expriment prin care se reuşeşte determinarea cu o bună precizie a vitezei luminii în aer şi anume ` 3,15∙10^(8) m/s. \ \ \ \ \ `
  5. În 1887 fizicianul german R. Hertz construieşte primul circuit oscilant care propagă în spatiu şi recepţionează unde electromagnetice în domeniul radio confirmând teoria lui Maxwell privind undele electromagnetice.

În scurt timp se ajunge la concluzia că uimitoarea coincidenţă între viteza luminii măsurată de Fizeau şi viteza de propagare a câmpului electromagnetic dedusă teoretic de Maxwell nu este o coincidenţă ci un fapt ştiinţific remarcabil. Ceea ce a condus la ideea că de fapt lumina este un caz particular de undă electromagnetică şi că dincolo de limitele de percepţie umane mai există şi altceva.

Unda electromagnetică este o suprapunere de câmp electric şi magnetic care se generează reciproc şi se propagă împreună. Cea mai simplă undă este unda plană sinusoidală reprezentată mai jos.

unda elem
Unda electromagnetică plană sinusoidală

Sumarizăm cele mai importante proprietăţi ale undelor electromagnetice:

  1. Undele electromagnetice nu au nevoie de un mediu suport de propagare ele se propagă şi în vid.
  2. Undele electromagnetice sunt transversale.
  3. Vectorii 𝐸⃗ şi 𝐵⃗ sunt în fază ( iau simultan valoarea 0 şi simultan valorile maxime ).
  4. Viteza de propagare a undelor electromagnetice depinde de mediu.
unda elem

O clasificare a undelor electromagnetice se face fie după lungimea de undă fie după frecvenţă . Pentru a întelege ce este lungimea de undă şi frecvenţa unei unde priviţi desenul de mai jos.

unda elem

Grupând undele în funcţie de lungimea de undă sau de frecvenţă acestea pot fi de mai multe categorii aşa cum se vede mai jos.

unda elem
unda elem

O descriere a fiecărui tip de undă electromagnetică şi aplicaţii ale acestora veţi găsi în filmul de mai jos.