¿Por qué se llama a la luz una 'onda electromagnética' si no es ni eléctrica ni magnética?

¿Cómo se puede llamar electromagnética a la luz si no parece ser eléctrica ni magnética?

Si salgo a la luz del sol, los imanes no se ven afectados (o no parecen estarlo). Y no hay transferencia de carga eléctrica/electrones (como ocurre en la corriente CA/CC en el espacio).

En particular, los fotones (de los que se supone que está compuesta la luz) no tienen carga eléctrica (ni tienen carga magnética ).

Estoy buscando una explicación que pueda ser apreciada por el Joe promedio que no es físico.

Es como la diferencia entre la presión del aire y el sonido. El sonido es simplemente cambiar rápidamente la presión del aire.
Tenía la misma pregunta y encontré esta obra de arte: youtu.be/7eutept5h0Q

Respuestas (10)

La luz es un campo eléctrico y magnético oscilante, por lo que es eléctrico y magnético.

Más tarde: con respecto a la edición de su pregunta, creo que hay dos problemas. En primer lugar la interacción con la carga eléctrica y en segundo lugar la interacción con los imanes.

La luz no lleva ninguna carga en sí misma, por lo que no atrae ni repele partículas cargadas como los electrones. En cambio, la luz es un campo eléctrico y magnético oscilante. Si toma un electrón y lo pone en un campo eléctrico estático (por ejemplo, alrededor de un generador de Van de Graaff), entonces el electrón siente una fuerza debido al campo y se moverá. Esto sucede cuando un electrón interactúa con una onda de luz, pero debido a que la onda de luz es un campo oscilante, el electrón se mueve de un lado a otro y no hay movimiento neto. Si pudieras ver un electrón cuando pasa la luz, verías que comienza a oscilar de un lado a otro, pero su posición neta no cambiaría.

Esto es exactamente lo que sucede en la antena de su televisor. La luz (es decir, la radiofrecuencia EM) hace que los electrones de la antena de TV oscilen y esta oscilación genera una corriente eléctrica oscilante. El voltaje que esto genera es amplificado por su televisor. En el transmisor de TV sucede lo mismo a la inversa: se aplica un voltaje oscilante al transmisor de TV, los electrones oscilan en respuesta y la oscilación genera una onda electromagnética. Entonces, el proceso es electrones oscilantes -> luz -> electrones oscilantes.

No estoy del todo seguro de lo que quiere decir con que no hay transferencia de carga eléctrica/electrones (como lo hay en la corriente CA/CC en el espacio) . Si lo anterior no explica satisfactoriamente lo que está pasando, tal vez podría ampliar su pregunta.

Y finalmente a la interacción con los imanes.

La gran diferencia entre los campos eléctricos y magnéticos es que (hasta donde sabemos) no existen cargas magnéticas aisladas. Si hubiera cargas magnéticas aisladas, por ejemplo, si pudieras ver un monopolo magnético mientras pasa una onda de luz, entonces verías un comportamiento similar al de un electrón. Pero no los hay, así que no lo hagas.

Si yo fuera el OP, querría más que una reafirmación de la proposición que estoy cuestionando.
¿Qué querrías si no fueras el OP? Ya que no lo eres, entonces eso es más pertinente. :)
Por supuesto, esto es completamente correcto, pero realmente no creo que responda la pregunta, que implícitamente pregunta por qué la luz del sol no parece ser eléctrica o magnética, particularmente en forma de las formas más cotidianas de electricidad y magnetismo.
(v2) ...Si pudieras ver un electrón mientras pasa la luz, verías que comienza a oscilar de un lado a otro, pero su posición neta no cambiaría... Mhm, así que o bien modelas las cosas como una mancha perfecta fuera de onda plana o como un paquete que puede "pasar". Entonces, no estoy seguro de si uno puede argumentar simplemente con el potencial oscilante clásico para el electrón cargado, lo que resulta en un movimiento neto nulo. E incluso un electrón oscilante implicaría un campo eléctrico cambiante y luego más luz, ¿verdad? Ahora las cosas se vuelven borrosas. En cualquier caso, en un punto, el gráfico de árbol QED debe activarse.
Soy sensible a una explicación que puede ser apreciada por el Joe promedio que no es físico . Hay un límite a lo que se puede lograr dada esta limitación.
Curioso, cuál tiene la mayor pérdida de potencia en esta cadena:oscillating electrons -> light -> oscillating electrons

¿Cómo se puede llamar electromagnética a la luz si no parece ser eléctrica ni magnética ?

Pero la luz parece ser de naturaleza eléctrica y magnética. Por ejemplo:

Efecto fotovoltaico :

El efecto fotovoltaico es la creación de voltaje o corriente eléctrica en un material al ser expuesto a la luz.

Enfoque: Midiendo el Magnetismo de la Luz

Ahora, dos grupos han demostrado de forma independiente que una pequeña sonda metálica interactuará fuertemente con el campo magnético de las ondas de luz atrapadas en una especie de "caja" de semiconductores.

¿Cómo se puede llamar electromagnética a la luz si no parece ser eléctrica ni magnética?

Según la teoría de la electricidad y el magnetismo, las partículas cargadas que están estacionarias son "eléctricas", las partículas cargadas que se mueven a una velocidad constante son "magnéticas" y las partículas cargadas que se aceleran emitirán "radiación electromagnética" que viaja a la velocidad de luz.

Las partículas cargadas no pueden interactuar instantáneamente, sino que hay un campo de energía que media en su interacción. Este campo de energía es lo que llamamos "el campo electromagnético".

En otras palabras, la "luz" es el transporte de energía de una parte del campo electromagnético a otra, y facilita la interacción entre objetos eléctricos y magnéticos, pero no es eléctrica ni magnética en sí misma.

¡Los fotones no tienen carga!

El sonido es una vibración mecánica, pero solo a veces puedes observarlo haciendo vibrar las cosas. A veces, las vibraciones son demasiado pequeñas o demasiado rápidas. Lo mismo ocurre con la luz.

La luz visible tiene una longitud de onda de aproximadamente 400 a 700 nm, mucho más pequeña que cualquier cosa que puedas discernir sin ayuda. Esto corresponde a frecuencias de alrededor de 4-7*10^14 Hz, mucho más rápido que cualquier cosa que puedas percibir.

Así que sí, a una escala muy pequeña y rápida, la luz solar está compuesta de ondas electromagnéticas (campos eléctricos y magnéticos oscilantes), y tienen efectos electromagnéticos en las cosas, solo que generalmente no son efectos visibles.

Pero, por ejemplo, la radio también es radiación electromagnética (con una longitud de onda mucho más larga y una frecuencia más baja que la luz visible), y tiene efectos eléctricos, por lo que una antena puede convertir ondas de radio y corrientes eléctricas oscilantes.

Los efectos magnéticos son un poco más difíciles de observar. Quizás el más conocido sea el efecto Faraday : los campos magnéticos pueden rotar la polarización de la luz.

La luz es una perturbación del campo electromagnético que se propaga. Si ignoramos ciertos efectos cuánticos oscuros, los campos eléctricos o magnéticos no desvían la luz porque no lleva partículas cargadas. Las perturbaciones del campo simplemente se superponen a los campos eléctricos y magnéticos que impregnan el espacio atravesado.

Por alguna razón esta explicación me lo aclara. Entonces, la luz causa efectos secundarios en las fuerzas eléctricas y magnéticas, pero en sí misma no se ve afectada por ninguna de las dos.

Esta imagen (tomada de Wikipedia ) demuestra cómo se ve una onda electromagnética.

imagen

Los campos eléctricos cambiantes inducen un campo magnético (así es como funcionan los electroimanes), y los campos magnéticos cambiantes inducen un campo eléctrico (así es como funciona el cargador de su cepillo de dientes eléctrico). El resultado es que si uno oscila, también lo hará el otro, y se inducirán continuamente entre sí.

Espero que al menos dé una explicación intuitiva (incluso si algo de lo que dije no es 100% técnicamente correcto).

Esa es una ilustración de libro de texto común, ahora animada y en la web, pero da una impresión engañosa de cómo son las ondas EM.
@BrandonEnright: ¿puede explicar por qué esta animación es incorrecta? (Cada libro creíble dice que las ondas electromagnéticas son el producto de campos eléctricos y magnéticos variables que se inducen entre sí).
@DarenW: ¿puede explicar por qué esta animación es incorrecta? (Cada libro creíble dice que las ondas electromagnéticas son el producto de campos eléctricos y magnéticos variables que se inducen entre sí).
tambien me gustaria saber. Tomé esta imagen directamente del artículo de Wikipedia y todavía está allí hoy. El texto de esta respuesta es, por supuesto, mío. ¿Su problema es que esta explicación no tiene en cuenta los efectos cuánticos de onda-partícula?
El problema aquí es que las etiquetas de los ejes sugieren que la onda oscila en el espacio, lo cual es completamente incorrecto y con frecuencia confunde a la gente. La figura tiene sus usos, pero como se presenta aquí, llevará a algunos lectores a un terrible malentendido.
@dmckee Si la onda no oscila en el espacio, ¿dónde oscila?
@glez La animación no es INCORRECTA, PERO A primera vista, la animación se parece a la mi -el campo oscila hacia arriba y hacia abajo en el z -eje, y el B -campo a la izquierda y a la derecha en el X -eje, (lo que significaría el tamaño espacial del EM en z y X la dirección cambiaría en el tiempo), pero la animación en realidad muestra cómo los valores del campo (que son cantidades vectoriales, es por eso que apuntan a algún lugar, mientras que la longitud del vector solo visualiza la magnitud) cambian en UN punto en el y -eje.
Un valor cambiante de magnitud o dirección es la definición de oscilación. Un rápido Google muestra "La oscilación es la variación repetitiva o periódica, generalmente en el tiempo, de alguna medida sobre un valor central o entre dos o más estados diferentes".

La luz se denomina "onda electromagnética" por razones históricas * en el siguiente sentido : resultó que los efectos de la luz visible y otras radiaciones se pueden calcular utilizando las ecuaciones de Maxwell , que también se utilizan para modelar el comportamiento de partículas cargadas eléctricamente. Este fue un instante de una unificación exitosa y no ha sido descartado desde entonces. ¡Nine responde y la palabra "Maxwell" aún no se ha utilizado! Consulte también el siguiente artículo de wikipedia, que contiene una sección Primero para proponer que la luz es una onda electromagnética .

(*Esa oración en negrita es esencialmente una tautología: las personas nombran las cosas, por lo que los nombres no son independientes de la experiencia previa. Al menos, tanto la teoría descriptivista de los nombres de Russel et. al. como la teoría causal más moderna de la referencia de Saul Kripke muestran Esta característica.)

Entre muchas respuestas, solo esta pudo mencionar que JCMaxwell fue el primero en dejarlo claro.
Volviendo a esta respuesta que di hace 3 años, siento que es un poco críptica. La esencia de mi pensamiento es que no creo que las preguntas de las personas, si se formulan en una concepción equivocada (inherentemente confusa) de la física, las matemáticas y el lenguaje, tal vez no deban responderse en sus propios términos. Esto solo refuerza sus ideas y los convierte en personas que dan explicaciones no explicativas (respuestas que solo mueven la pregunta).
BBC4 emitió dos episodios de Dark and Light del profesor Jim Al-Khalili, donde explicó a las masas el largo camino seguido por científicos gigantes (Euclides, Galileu, Newton, Maxwell, etc.) para ilustrarnos sobre la naturaleza de EM/light . (la oración en negrita, una tautología, es la primera de las respuestas más votadas, sospecho)
Hablando con mi amigo físico de Harvard, esta parece ser la respuesta más correcta. La luz se comporta de la misma manera que las ondas electromagnéticas. Hay algunas interacciones, que se describen en otras respuestas, pero para responder a la pregunta del OP, se usa el término "onda electromagnética" porque la luz también sigue las ecuaciones de Maxwell.

Para ilustrar el efecto magnético de las ondas electromagnéticas sobre la materia, mi ejemplo favorito es hablar del microondas.

El microondas es una lámpara pero emite luz invisible (frecuencias más bajas). Cada molécula polarizada oscilará si se somete a este campo.

El resultado es que la molécula (es decir, el agua) está oscilando (vibrando) y, por lo tanto, la temperatura aumenta (la temperatura mide la "velocidad" promedio de las moléculas).

+ Cerrar. El campo eléctrico no hace vibrar directamente las moléculas de agua. Hace que los iones de impureza que llevan carga, como el sodio y el cloruro, se muevan (es decir, tengan corriente eléctrica) en el agua, al igual que las cargas se mueven en una antena. Como esa corriente encuentra resistencia, genera calor, que cocina los alimentos.

Como han señalado otros, la luz es en realidad tanto magnética como eléctrica. Es parte del espectro electromagnético, que tiene de todo, desde la luz invisible como los rayos gamma, infrarrojos y rayos X hasta la luz visible de la que hablas.

Como la luz se produce por la aceleración de partículas cargadas y de la ley del electromagnetismo que establece que: una carga acelerada produce una onda electromagnética, la luz es una onda electromagnética. En realidad, la luz es la transferencia de energía de una parte del campo electromagnético a otra. Todo el mundo sabe cómo se ve la onda electromagnética (ver respuesta de asmesure). Como el campo eléctrico y el magnético son perpendiculares entre sí, se comportan como un campo cruzado, pero eso no significa que las partículas cargadas no sientan una fuerza neta. Sí sienten alguna fuerza, por eso las partículas cargadas oscilan por el paso de la onda electromagnética. Pero su amplitud de la oscilación es muy pequeña. Así que no vemos ni sentimos partículas cargadas afectadas por la luz aunque sea electromagnética. Sin embargo, la luz facilita la interacción entre objetos eléctricos y magnéticos.

Las partículas sienten una fuerza, por lo que las partículas cargadas oscilan con una onda EM que pasa.