En la radiación electromagnética, ¿cómo se "mueven" realmente los electrones?

Siempre me he imaginado la radiación EM como una onda, en los dibujos comunes de radiación la verías como un haz de onda y eso había nublado mi comprensión recientemente.

Ilustración en el nivel más simple:

Onda EM del sol

Lo que obviamente no tendría sentido (para mí), ya que es más probable que los electrones colisionen moviéndose como tales.

Por ejemplo, en una longitud de onda de radio de 10 metros (kHz), ¿ los electrones de las partículas se mueven hacia adelante y hacia atrás diez metros? Si es así, ¿en qué dirección?, y si en una, ¿por qué no en otras?

¿Qué tiene que ver realmente la longitud de onda con su movimiento? ¿Cambia la polaridad, hace que vaya al revés o continúa igual que los demás, una frecuencia más alta solo significa "más energía"?

No hay movimiento de ninguna partícula (excepto los fotones, y esos van de frente). Hay oscilación de líneas de campo eléctrico, así que te daré algunos enlaces en el momento en que los encuentre.

Respuestas (3)

En la radiación EM, no hay electrones involucrados (bueno, generalmente hay electrones moviéndose en la antena que produce la radiación, pero no en la radiación misma).

Entonces... ¿a qué se refieren estos "10 metros"? Esa es la llamada longitud de onda. La radiación EM viaja en ondas, pero ahora, ¿qué significa eso? Vayamos primero a otro tipo de ondas: Las ondas de agua.

Si observa un grupo de olas y mide la distancia de sus crestas entre sí, obtiene la longitud de onda: La siguiente imagen muestra una instantánea de una ola, y λ denota la longitud de onda.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si, por otro lado, te quedaras en un lugar y contaras con qué frecuencia en ese punto específico el agua sube y baja en un ciclo completo y si cuentas los ciclos por segundo, eso te daría la frecuencia de la onda.

Ahora, en la radiación electromagnética, lo que se mueve hacia arriba y hacia abajo no es materia real. Es solo la fuerza del campo eléctrico y magnético en un punto particular. Imagina que tienes algún dispositivo de medición elegante que te diga la fuerza del campo eléctrico. Entonces, si lo mantuvieras en un punto en el espacio, oscilaría entre un máximo y un mínimo con una cierta frecuencia. Para las ondas de radio, eso suele ser alrededor 100 METRO H z , es decir, 100 Millones de ciclos por segundo.

Si, por otro lado, pudieras registrar una instantánea en el tiempo de tu campo eléctrico y comparar qué tan separados están dos máximos, obtendrías la longitud de onda.

Entonces, lo que se "mueve" son los campos eléctricos y magnéticos, no las cargas reales. Por lo tanto, los dibujos de ondas de radio como haces de ondas son imágenes precisas de lo que está pasando, a menos que vayas a ondas de radio de muy muy baja intensidad donde tienes que empezar a pensar en la naturaleza cuántica de la radiación EM...

Probablemente no estoy obteniendo esto porque necesito dormir, pero en 10 metros, ¿la ola completa un ciclo? No pude entender muy bien qué hicieron los campos eléctricos/magnéticos después de 10 metros (al pensar en la analogía de las olas del océano)
Piense en tomar una fotografía del océano. Entonces tienes una "instantánea" en el tiempo. Ahora hay crestas de olas y valles de olas. La distancia de una cresta a la siguiente es la longitud de onda. Puede hacer lo mismo con el campo eléctrico: en un momento dado, la distancia desde la cresta de una onda (= regiones con la máxima intensidad de campo) hasta la siguiente es la longitud de onda.
¿Un ciclo es la cresta chocando contra la costa (+) y retrocediendo (-) antes de que llegue el siguiente (longitud de onda)? Solo estoy tratando de confirmar: en una longitud de onda de un kilómetro, ¿puedo suponer que después de un kilómetro (de viajar a la velocidad de la luz o lo que sea) habrá completado un ciclo?
Puedes hablar de ciclos en el tiempo pero también de ciclos en el espacio, y creo que los estás mezclando. Además, al hacer la analogía con las olas del agua, es mejor mirar el agua abierta y no las olas golpeando la playa. Incluso en una ola de agua, al menos en mar abierto, no hay moléculas de agua moviéndose hacia atrás y con fuerza, solo hacia arriba y hacia abajo (al menos, aproximadamente...)
eso aclara mucho. :)
@Lagerbaer, >"Entonces... ¿a qué se refieren estos "10 metros"?"< Siento que no obtuve tu respuesta a esto. ¿Las ondas EM excitan 10 metros en el espacio? ¿Cómo se relaciona la amplitud con el espacio/la distancia?
Los 10 metros son lo que esta rotulado λ en el boceto. Si en cualquier punto en el tiempo midiera qué tan lejos está un "pico" (o cresta) de la ola de la siguiente cresta, obtendría la longitud de onda, 10 metros en su caso.

No hay desplazamiento de partículas en la radiación electromagnética.

(O cualquier otro movimiento ondulatorio para el caso).

Puedes entender esto de la siguiente manera:

Un campo eléctrico variable en el tiempo produce un campo magnético, de manera similar un campo magnético variable en el tiempo también produce un campo eléctrico.

En la radiación EM tenemos ambos campos induciéndose continuamente entre sí. Esta pareja de campos eléctricos y magnéticos es lo que viaja en el espacio.

Espero que esto ayude.

Por lo general, la radiación electromagnética comienza con el movimiento de un electrón, una partícula cargada. Ya sea como una corriente variable, digamos en una antena, o dentro de un átomo cuando un electrón cae a un estado de menor energía y cambia de capa dentro del átomo. En cualquier caso, hay un cambio en el movimiento de la carga, que emite energía como un fotón, también conocido como un cuanto de radiación electromagnética u onda de luz.

La onda de luz se mueve a la velocidad de la luz y, dependiendo de la energía involucrada, que determina la velocidad del movimiento del electrón, la onda se producirá durante un período de tiempo más largo o más corto. Esto determina la longitud de onda y la frecuencia de la onda, y los fotones más energéticos se producen más rápidamente y, por lo tanto, tienen una longitud de onda más corta que sus primos menos energéticos.

Entonces, el electrón no tiene que moverse mucho para producir una longitud de onda larga, solo tiene que moverse con menos pérdida de energía.