Ondas Planas y Polarización
Las ondas electromagnéticas más simples son ondas planas transversales cuya orientación del campo eléctrico define su polarización.
Definition
Una onda electromagnética plana es una solución en la que los campos dependen de una única dirección de propagación y oscilan sinusoidalmente; la polarización especifica cómo se orienta el vector del campo eléctrico y cómo evoluciona esa orientación a lo largo de un ciclo.
Scope
Este tema abarca las soluciones de ondas planas monocromáticas de las ecuaciones de Maxwell en el vacío, la relación transversal y las magnitudes relativas de los campos eléctrico y magnético, el vector de onda y la relación de dispersión, el flujo de energía y momento transportado por la onda, y los estados de polarización —lineal, circular y elíptica— junto con su descripción y manipulación.
Core questions
- ¿Cuál es la estructura de una onda electromagnética plana monocromática?
- ¿Cómo se relacionan los campos eléctrico y magnético en dicha onda?
- ¿Cómo se definen y producen los diferentes estados de polarización?
Key concepts
- onda monocromática
- vector de onda
- campos transversales
- polarización lineal
- polarización circular
- polarización elíptica
- vector de Poynting
- intensidad
Key theories
- Solución de onda plana transversal
- Una onda plana monocromática tiene campos eléctricos y magnéticos perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación, con sus magnitudes relacionadas por la velocidad de la onda y el flujo de energía dado por el vector de Poynting.
- Estados de polarización
- La superposición de componentes de campo perpendiculares con fase y amplitud relativas definidas produce polarización lineal, circular o elíptica, que puede analizarse y transformarse mediante polarizadores y láminas de onda.
Clinical relevance
El control de la polarización es esencial para las pantallas de cristal líquido, las gafas de sol polarizadas, las comunicaciones ópticas, la polarimetría para medir la actividad óptica y el análisis de tensiones, mientras que los modelos de ondas planas sustentan el análisis de antenas y radares.
History
Malus descubrió la polarización por reflexión en 1808, y Fresnel y Young establecieron la naturaleza transversal de las ondas luminosas en las décadas de 1810-1820, lo que la teoría de Maxwell explicó más tarde como el carácter transversal de las ondas electromagnéticas.
Key figures
- Augustin-Jean Fresnel
- Étienne-Louis Malus
- James Clerk Maxwell
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- born1999
Frequently asked questions
- ¿Qué significa que la luz esté polarizada?
- La polarización describe la dirección en la que oscila el campo eléctrico; en la luz polarizada linealmente, permanece a lo largo de un eje, mientras que en la polarización circular o elíptica, rota a medida que la onda avanza.
- ¿Por qué las ondas electromagnéticas son transversales en el vacío?
- Las ecuaciones de Maxwell en el espacio libre requieren que los campos sean perpendiculares a la dirección de propagación, por lo que no hay ningún componente del campo oscilante a lo largo de la dirección de viaje.