¿La radiación EM y las ondas EM son lo mismo?

Las ondas EM son un caso especial de radiación electromagnética , donde normalmente la fuente es periódica, o lo suficientemente cerca como para que haya una onda portadora, como en la radio y la televisión.

Las ecuaciones de Maxwell respaldan una onda electromagnética "sin fuente", como si hubiera existido desde siempre.

Vea también ¿Por qué pensamos en la luz como una onda?

Consideremos dos casos de radiación electromagnética que obviamente no es ondulatoria:

Para un movimiento breve, no periódico, obtienes pulsos, que se pueden descomponer en una miríada de longitudes de onda. Por ejemplo, los pulsos ópticos ultrarrápidos, con una duración de unos pocos femtosegundos, pueden modelarse como el paquete de interferencia viajero de un gran número de ondas independientes, todas viajando en la misma dirección. Si separas ese pulso con una rejilla de difracción, ¡realmente obtienes ese espectro! Ver amplificación pulsada chirriada , especialmente los diagramas.

Para una fuente más dispersa, considere que la radiación térmica generalmente se origina en una gran colección de antenas en miniatura estimuladas y orientadas al azar, que se pueden describir estadísticamente. Debido a los factores de fase aleatorios, no mostrará mucha coherencia (si la hay), pero se puede separar en un espectro térmico con una rejilla de difracción adecuada. Debido a la naturaleza aleatoria de la generación térmica, no debe esperar ver ningún comportamiento de onda a gran escala.

Con un visor IR todavía se puede ver una imagen; esto se debe a variaciones de contraste, correspondientes, por ejemplo, a variaciones de temperatura del objeto.

Sin embargo, si las ondas == radiación es una cuestión de semántica y, por lo tanto, un poco subjetiva...

En general, las ecuaciones de onda admiten la radiación, pero no todas las soluciones de una ecuación de onda son radiativas. Las soluciones evanescentes también se denominan ondas ("ondas evanescentes"), pero normalmente no se consideran radiación ya que no se propagan en tres dimensiones.

Un ejemplo notable de ondas electromagnéticas evanescentes son los plasmones de superficie. Los campos cercanos alrededor de un dipolo oscilante también son ondas en cierto sentido, pero no se propagan.

1.

Creo que la diferencia de las "ondas EM" y la "radiación EM" es el enfoque diferente, ya que ambos se ocupan de los campos electromagnéticos.

Lo primero que asocio con las "ondas EM" son las cosas que asocio con las ondas: longitud de onda, frecuencia, difracción, interferencia, fase y velocidad de grupo. Las ecuaciones diferenciales de ondas y para ondas EM en general las ecuaciones de Maxwell. Es más o menos la teoría electromagnética clásica.

En contraste, la "radiación EM" se ocupa principalmente de las características de la transferencia de energía: radiación térmica y de cuerpo negro, flujo (vatios, lúmenes), intensidad, brillo, reflectividad. En el caso de la radiación iónica, analiza el intercambio (dañino) de radiación con tejido biológico.

2.

Distintas distribuciones de carga generan campos eléctricos y magnéticos que necesitarán energía para acumularse y que pueden tener diferentes características. Puede ser un campo eléctrico estático. Puede ser un campo magnético estático. Puedo crear ondas EM con cualquier velocidad de fase que desee (Pista: c no es una barrera, vea dispersión anómala). Lo que pasa es que no hay conexión entre el frente de onda, pero lo importante es que siempre necesito energía para sostener este campo específico.

Las ecuaciones de Maxwell ahora nos muestran si y solo si la velocidad de una onda resultante es exactamente c, entonces no se necesita más energía para propagar la onda: la onda se vuelve autosuficiente.

RESPUESTA ACTUALIZADA:

La respuesta corta, apropiada para el nivel A o inferior, es que no hay diferencia. El término "ondas EM" generalmente significa "radiación EM", es decir, luz visible, IR, UV, rayos X, rayos gamma, ondas de radio, etc.

La situación es un poco más complicada porque la misma radiación EM puede comportarse como ondas o como partículas (fotones) en diferentes situaciones. También ocurre como trenes largos de una sola frecuencia o pulsos cortos de una variedad de frecuencias, pero eso no los convierte en fenómenos diferentes.

Sin embargo, todas las soluciones periódicas de las ecuaciones de Maxwell también se denominan "ondas EM". La radiación EM es solo una solución particular: la única solución que es autosuficiente y viaja a través del vacío. Todas las demás soluciones requieren la presencia de cargas, conductores o medios dieléctricos o "guías de ondas" de algún tipo.

Tu segunda pregunta no está clara. Que las ondas EM (es decir, la radiación EM) sean soluciones de las ecuaciones de Maxwell en el vacío significa que pueden propagarse a través del espacio vacío a una distancia ilimitada y no requieren ningún medio compuesto de material polarizable. Sin embargo, requieren cargas eléctricas para ser emitidos (irradiados) o absorbidos.