Después de aprender sobre la producción y propagación de ondas electromagnéticas, me quedé un poco atascado en mi comprensión de cómo pensar en los campos eléctricos y magnéticos que forman una onda electromagnética.
Pensé qué pasaría si alguien enviara una onda EM al espacio, un vacío perfecto donde no hay nada más alrededor. ¿Cómo existen todavía los campos eléctricos y magnéticos de la onda EM si no hay nada allí?
No estoy seguro de tener razón al decir que la luz viaja en las fotos, entonces, ¿hay un equivalente al fotón en el que viajan todas las ondas Em?
Entiendo que las ondas EM se perpetúan a sí mismas debido a las interacciones entre los campos eléctricos y magnéticos cambiantes como se describe en las ecuaciones tercera y cuarta de Maxwell, pero estoy atascado conceptualmente en lo que son si no hay electrones o conductores alrededor.
Espero haberme explicado lo suficientemente bien, y realmente apreciaría una nueva perspectiva.
Has llegado a una pregunta filosófica de mucho tiempo: ¿realmente "existe" un campo? No podemos medir campos.
No existe ningún instrumento capaz de medir un "campo". El instrumento que usas para medir el campo eléctrico en realidad se basa en fuerzas. El instrumento detecta una fuerza eléctrica y luego deduce el valor de la campo.
Y hay toneladas de cargos por todas partes. El instrumento de medida en sí está hecho de cargas. Lo que mide el instrumento son fuerzas entre cargas. Entonces .
Lo que quiero decir es que no podemos observar campos, solo podemos detectar su efecto sobre la materia.
Entonces, independientemente de si realmente existen o no... la realidad funciona COMO si fueran reales.
Y un campo no es más que una idea matemática. Es una función del espacio,
por cada punto en el espacio hay un vector en ese punto (a menos que haya una carga en ese punto).
Entonces los campos son solo vectores en el espacio, de la misma manera que estudias geometría en matemáticas: hay objetos ideales (puntos, líneas, planos...). De la misma forma, existen vectores de fuerza eléctrica, definidos en algún punto del espacio.
Y no podemos observar que los vectores, son construcciones matemáticas. Podemos observar sus efectos sobre la materia. ¿Esos efectos vienen de ese vector? No lo sabemos, pero es COMO SI lo hicieran.
Entiendo que las ondas EM se perpetúan a sí mismas debido a las interacciones entre los campos eléctricos y magnéticos cambiantes como se describe en las ecuaciones tercera y cuarta de Maxwell, pero estoy atascado conceptualmente en lo que son si no hay electrones o conductores alrededor.
la gente estaba atrapada como usted a principios del siglo XX pensando que las ondas EM requerían un medio . Pero no se pudo detectar el medio, por lo que Einstein dijo que no había ninguno y luego dijo que era el espacio-tiempo.
La fuerza magnética es un efecto relativista de la fuerza eléctrica, así que nos quedamos con la fuerza eléctrica.
pero estoy atascado conceptualmente en lo que son si no hay electrones o conductores alrededor.
La fuerza eléctrica es un concepto como todo en física (qué es energía potencial se podría preguntar de igual forma), y el concepto se define por sus efectos (la fuerza eléctrica acelera partículas cargadas). Estaría más interesado en saber por qué se adhiere a los electrones en lugar de saber qué es sin ellos. Finalmente, dudo que obtenga la respuesta significativa que está buscando, simplemente porque no creo que entendamos todavía lo que hay debajo del electromagnetismo, por ahora es solo un ladrillo primitivo e irrompible de lego de la física.
La radiación electromagnética es la emisión de fotones de partículas subatómicas excitadas. La luz de un cable calentado es un ejemplo de la emisión estocástica de fotones de los electrones excitados en el cable.
El concepto de radiación EM como una corriente de cuantos fue un subproducto de la ecuación de Planck para la radiación de cuerpo negro. Inicialmente, no creía que los paquetes de energía introducidos fueran partículas reales. Más tarde, Einstein interpretó el efecto fotoeléctrico con la existencia de tales cuantos, luego llamados fotones.
Si te alejas lo suficiente de una fuente de calor de este tipo o atenúas la radiación con filtros, terminas midiendo fotones individuales entrantes. Pueden hacerse visibles mediante placas de fotoemulsión o dispositivos electrónicos (chip CCD).
Desde hace tiempo se sabe que la luz no necesita un medio. De lo contrario, la luz de los cuerpos celestes no nos alcanzaría. La luz viaja a través del vacío , cada fotón lo hace.
En resumen, los fotones son partículas indivisibles desde la emisión hasta la absorción y se dispersan en el espacio vacío entre la emisión y la absorción.
El hecho de que los fotones constan de un componente de campo eléctrico y magnético se puede observar en las ondas de radio. Los electrones acelerados sincrónicamente en la antena emiten fotones con un componente de campo eléctrico alineado paralelo a la antena y con un componente de campo magnético alineado perpendicularmente a la antena. Hertz fue el primero en medir estos componentes.
¿Cómo definir los campos eléctricos y magnéticos de una onda EM en el vacío?
En el vacío, los componentes del campo eléctrico y magnético de cada fotón en la radiación EM son perpendiculares a la dirección del movimiento y perpendiculares entre sí. El sistema de coordenadas cartesianas es útil para la ilustración. Si X es la dirección de propagación del fotón, Y y Z son las direcciones de los componentes del campo.
Para fotones de fuentes térmicas, la dirección del par YZ es aleatoria con respecto a X. Para ondas de radio, láseres de electrones libres o radiación de ciclotrón, por ejemplo, el componente del campo eléctrico es paralelo a la dirección de aceleración de los electrones involucrados.
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