¿Cómo viajan las ondas electromagnéticas a través del vacío?

No sé cuán detallado quieres que sea la respuesta. En la forma más simple, las ondas electromagnéticas viajan como balas a través del espacio vacío. Una bala no necesita un medio de soporte para viajar. Dispara y se va.

Lo que lo hace más complicado es que las partículas EM, los fotones, no son exactamente como las balas.

Por un lado, no aceleran a la velocidad de la luz como las balas aceleran a la “velocidad de la bala”. Los fotones no aceleran, tienen velocidad de la luz.

Segundo, los fotones no viajan como balas en línea recta. ¿Qué quiero decir con esto? Cuando disparas un fotón a través del vacío y tienes un detector de fotones en el otro extremo, solo puedes medir la probabilidad de detectar un fotón. Con una precisión muy muy alta en promedio, los fotones viajan en línea recta al detector. Pero esto no es necesariamente así. Si tiene, por ejemplo, una rendija doble entre la pistola de fotones y el detector, entonces los fotones pueden tomar otras rutas que no sean una línea recta.

Tercero, los fotones no tienen una masa como una bala, pero se desviarán en un campo gravitacional. Los fotones se definen por su energía. Cada frecuencia tiene energía por [matemáticas] E = h \ nu [/ matemáticas]. Hasta donde sabemos, cada frecuencia viaja a la misma velocidad, la velocidad de la luz. En general, las ondas EM contienen muchas frecuencias y viajan como un paquete de ondas (paquete de energía) a través del espacio.

Ondas electromagnéticas, esto se enseña hoy en la escuela secundaria. Sin embargo, nos llevó unos 200 años desde la época de Newton comprender y comprender verdaderamente este concepto.

Las olas son fáciles de entender. Obtenga un montón de partículas, asegúrese de que tengan alguna fuerza de atracción entre ellos, y luego perturbe una partícula, y perturbará a las otras y, por lo tanto, la perturbación se propaga a través del medio, también conocida como una onda mecánica.

Usando este concepto, ¿cómo visualizamos o incluso conceptualizamos una ola que podría viajar en el vacío? Imposible no es así? Eso es lo que mucha gente tenía sin embargo. La gente pensaba que era tan imposible que creían firmemente que debe haber un medio que exista en todo el vacío. Pero finalmente descubrimos que no había ningún medio en todo el espacio. Entonces la luz realmente viajaba en el vacío sin ningún medio y se demostró que era una ola.

Como puede funcionar El secreto está en las cuatro ecuaciones de Maxwell. Las ecuaciones de electricidad y magnetismo. Las ecuaciones que cambiaron la forma en que miramos el mundo y dieron paso a la revolución tecnológica del siglo XIX y principios del siglo XX.

Entonces, para comprender completamente estas ondas de luz, es necesario seguir un curso de electricidad en magnetismo. Pero para tener una idea de cómo se propagan estas ondas en el vacío del espacio, solo necesita comprender qué son los campos eléctricos y magnéticos . [No, no la forma en que sus libros de texto y maestros le enseñan, sino de una manera un poco diferente, una forma en que puede ver cuán radicales son las ideas]

Resumen de campos eléctricos y magnéticos: dado que las partículas cargadas pueden atraerse y repelerse a distancia, creemos que cada partícula cargada modifica el espacio a su alrededor. Si mantiene una carga positiva en (0,0), entonces el espacio en digamos (5,10) se modifica de alguna manera. Y este espacio “modificado” es lo que empuja otra carga positiva si se mantiene en ese punto (5,10).
La cantidad por la cual el espacio se “modifica” se llama intensidad del campo eléctrico. Más la fuerza del campo, más el empuje o la tracción que experimentaría una carga en un punto es el espacio. Esta es una teoría radical desarrollada principalmente por Micheal Faraday.
Una carga mantenida en un lugar modificando el espacio en otro lugar, ¿no es maravilloso? Puedo seguir pensando en este concepto durante horas juntos. Al igual que una carga crea un campo eléctrico que empuja y tira otras cargas, una carga en movimiento crea otro tipo de ‘modificación del espacio’ que tira y empuja otras cargas en movimiento. Esto es lo que llamamos como campo magnético. [ Una nota al pie, una de las grandes victorias de las teorías de Einsteins es que, demostró que estos campos eléctricos y magnéticos son básicamente las mismas cosas que se ven desde diferentes perspectivas, pero no nos preocupemos demasiado por ellas, las consideraremos dos “modificaciones” separadas del espacio resultan y afectan dos cosas separadas: cargas estáticas y cargas móviles ]

Así que este concepto se hizo bastante famoso a mediados del siglo XIX. La idea de que la carga crea campos eléctricos y si estas cargas se mueven, crean un campo magnético adicional. Pero Faraday y Maxwell descubrieron que podía crear estos campos sin cargo alguno.
Descubrieron que un campo eléctrico cambiante puede producir un campo magnético y viceversa. Y esta es la clave para comprender las ondas electromagnéticas.
Fin del resumen de campos eléctricos y magnéticos

Cómo se propagan las ondas EM en el espacio: ahora consideremos un universo vacío sin cargas, campos o lo que sea. Considere dos puntos, A y B separados por 300 km. Obviamente no existe nada en estos dos puntos, sin cargos, sin campos. Ahora suponga que, mágicamente, en t = 0 aparece una carga positiva en A. [Sé que en realidad no puede hacer esto, pero puede comprender fácilmente las ondas EM de esta manera]. Aquí está la pregunta, ¿hay un campo eléctrico en B en t = 0? La respuesta es No. El espacio en el punto B ni siquiera sabe que ha aparecido una carga en el punto A. Y también todos los puntos en el espacio. En todas partes el campo es cero.
Pero vayamos cerca de la carga en A. Vamos muy cerca, muy cerca, muy, muy cerca, tan cerca que estamos casi en A. Pero no en A. Pero infinitamente cerca. Como esta distancia es una distancia diferencial, en t = 0 existe un campo eléctrico distinto de cero en este punto. Pero espere, el campo eléctrico era cero, antes de que apareciera la carga. Pero ahora ha cambiado. Y te dije que un campo eléctrico cambiante crea un campo magnético en su vecindad. Entonces, a medida que pasa el tiempo, se genera un campo magnético en las proximidades. Pero espere, no había un campo magnético para comenzar en este punto, por lo que el campo magnético ha cambiado. Esto genera un campo eléctrico en su vecindad. Así es como se generan nuevos campos eléctricos y nuevos campos magnéticos lenta y constantemente en cada punto cada vez más lejos de la carga. Aproximadamente t = 1 ms, el campo eléctrico se genera en el punto B y sigue avanzando desde aquí.

Estos cambios en los campos eléctricos y magnéticos, o dicho de otro modo, cambios en las modificaciones del espacio, es lo que sigue creando nuevas modificaciones en el espacio cercano. Esta es una onda electromagnética.

Fascinante no es así? Es diferente a cualquier otra ola en absoluto. Como las cargas se ven afectadas por estas modificaciones del espacio, se ven afectadas por las ondas EM. Si dicha onda EM se enfocara en la retina de su ojo, haría que los electrones de la célula de retina reaccionaran, haciendo que oscile con la frecuencia de las ondas EM. Esto crearía una corriente eléctrica que recorre los nervios ópticos hasta las partes del cerebro, lo que resulta en algunas reacciones químicas que finalmente causan la sensación de la vista.

¡Esta pregunta necesita una respuesta que aclare y explique por qué la frecuencia es un TRANSPORTADOR DE SEÑALES ELECTROMAGNÉTICAS A TRAVÉS DE UN AISLADOR, que no puede conducir electrones!

En electricidad tenemos aisladores y conductores, y aunque todos conocen la ley de ohmios, que establece que V = IR y la mayoría de las personas saben que las corrientes eléctricas pasarán a través de un conductor. Pero el espacio es un aislante y no podemos aplicar la corriente que se encuentra en un conductor para pasarlo a través de un aislante, no pasará. Entonces, ¿cómo es que las ondas electromagnéticas pasan a través de un aislante? Descubrimos por experiencia que un aislante está estresado cuando se aplica un voltaje entre dos puntos. Es como tener un volumen de aire en un recipiente y luego se aplica una presión alta en un punto, donde todo el recipiente se verá afectado con algún tipo de distribución de presión en todo el volumen. Lo mismo con la temperatura, si un volumen de aire en un recipiente se calienta en un punto y se enfría en otro, todo el volumen se llenará con una distribución de temperatura.

Si el Voltaje, o la Presión o la Temperatura se oscilan con respecto al tiempo, entonces la tasa de cambio de voltaje, la tasa de cambio de presión, la tasa de cambio de temperatura, a una distancia de la fuente oscilante se puede usar. Los frentes de onda de vórtice oscilante y giratorio se pueden lanzar en algunos medios, incluidos el espacio y el vacío.

En el caso del espacio, con la aplicación de voltaje, el EFECTO MAGNÉTICO y el EFECTO ELÉCTRICO a distancia se pueden controlar de la siguiente manera, tenga en cuenta que hay DOS tipos de corrientes que se pueden usar, una debido a la densidad de corriente de conducción normal J y la otra debido a una corriente que se origina en la TASA DE CAMBIO DE VOLTAJE o campo eléctrico

Entonces PODER DE MAGNETIZACIÓN = Curl B = k1. J + K2. (dE / dt)

Como el espacio no es un conductor J = cero, entonces no podemos usarlo y todo lo que podemos usar para magnetizar el espacio es a través del uso de la tasa de cambio de los campos eléctricos.

Si necesitamos alimentar una casa o una fábrica, un trozo de cable largo de cobre llevado a la ubicación nos permitirá enviar la corriente J, por lo que una fuente de CC funcionará, pero el espacio no es conductor, por lo que no podemos usar la corriente J, ya sea CA o CORRIENTE CONTINUA. ya que estamos tratando con un aislante.

Y esa es la verdadera razón para usar una portadora de alta frecuencia en el lanzamiento de Radio Frecuencia en el espacio ………. como su campo eléctrico tiene una alta tasa de cambio y puede soportar el campo magnético asociado. El transportista es una MULA que es capaz de manejar el medio y en Grecia y Creta, donde he estado, todavía usan MULAS transportadoras para cruzar montañas. En los días previos a los aviones y helicópteros, el transportista MULES transportaba cargas de carga sobre terreno donde ningún camión del ejército y ningún automóvil podían hacerlo ………. la palabra “transportista” ha sido prestada de esas valientes mulas que fueron donde ningún hombre jamás aventurado Es interesante que haya CABRAS DE MONTAÑA que pueden manejar terrenos que MULAS no pueden ……… pero la gente nunca podría domarlos … así que se usaron Carrier Mules. Antes del transporte aéreo, utilizamos PALOMAS DE TRANSPORTE, tenga en cuenta para transportar y no para separar las señales entre sí. La separación fue un beneficio inesperado.

Por lo tanto, las frecuencias portadoras de alta frecuencia se usan en la transmisión de RADIO porque el espacio es un aislante y uno puede tener corriente eléctrica para magnetizarlo solo si la fuente contiene una TASA DE CAMBIO DE VOLTAJE o un campo eléctrico variable.

También aquellas personas que dicen “No necesitamos usar la frecuencia de la portadora ya que usamos bandas laterales, simples o dobles ……….”. Bueno, deberían reconsiderar su respuesta como en banda lateral simple o doble. TODAVÍA ES SU TASA DE CAMBIO DE CAMPO ELÉCTRICO lo que hace que la señal pase y las bandas están actuando como portadores, les guste o no, las cualidades del portador están en la tasa de cambio de la función utilizada, ¡esa es su fuerte respaldo! Cuanto mayor es la tasa de cambio, más penetran.

Es casi increíble, pero la tasa de cambio de los campos eléctricos en los conjuntos de soldadura incluso rompe las capas de óxido duro en las superficies de los metales, lo que facilita la soldadura. No es la amplitud del voltaje lo que lo hace, sino la tasa de cambio de voltaje. Terminaré diciendo que la segunda tasa de cambio es aún más poderosa, ya que si bien la primera tasa de cambio normalmente no mata a nadie, la segunda tasa de cambio en las antenas lanza señales muy lejos, mientras que la segunda tasa de cambio de posición mata a las personas si ellos experimentan sus tasas más altas. Las posiciones lejanas no matan, las altas velocidades no matan, pero la alta aceleración / desaceleración hace maravillas pero puede matar. La mayor tasa de cambios en el campo eléctrico y magnético hace lo mismo y donde reside el peligro de rayos X, rayos gamma y beta ……. ¡en su mayor tasa de cambio que penetra incluso nuestros huesos y cerebros a menos que tengamos una mente! Tenga cuidado con la alta tasa de cambios de los campos eléctricos, no son tan inocentes a ninguna distancia y pueden manejar aisladores y son tan acogedores en los conductores. ¡Esa pobre Ley de Ohm que ama tanto a J y se olvida de dE / dt, es tan ciego a la realidad!

Te diré cómo lo pienso. Además, las ondas no se propagan a través del vacío como una partícula viaja a través del espacio. Es el cambio en el campo eléctrico y magnético que se propaga a través del espacio. imagine que tiene un generador de vandagrama de mano (algo que genera electricidad estática) y una lámina de oro montada en un soporte de modo que cuando mueve el generador estático hacia la lámina, se mueve un poco. Ahora intente esto, coloque el generador cerca de la lámina, pero apáguelo. Ahora enciéndalo y la lámina se mueve. Acabas de transmitir alguna información. El tiempo que tardó el cambio en el campo eléctrico alrededor del generador estático, es decir, encenderlo, para propagarse a la lámina se relacionó con la distancia, dividida por la velocidad de la luz. Un detalle más importante es que ahora, con el generador encendido, hay un campo eléctrico alrededor de la lámina. Ahora, el generador está apagado, y en ese instante, el campo cerca de la superficie del generador es cero, mientras que el campo que rodea la lámina todavía está en su valor anterior. El cambio en el campo luego se propagará a la lámina, a la velocidad de la luz, así es como funciona la propagación.

La mejor respuesta que tiene la física en este momento es que las ondas electromagnéticas son “excitaciones en un campo cuántico”. Pero esto solo está reemplazando un desconocido con otro.

Es cierto que la teoría cuántica de campos ha producido algunos resultados impresionantes en el cálculo preciso de cantidades físicas. Y en el camino a hacerlo, ha dejado en claro que el campo electromagnético es bastante complicado, porque puede causar que otras partículas como electrones y positrones surjan momentáneamente y luego desaparezcan. Podemos concluir que estos procesos son “reales” porque incluirlos da una respuesta extremadamente precisa.

Además, se ha demostrado que la interacción electromagnética y la interacción débil son dos aspectos de la misma cosa.

Pero todo esto realmente no responde a la pregunta real: ¿cuál es la “realidad” subyacente en el campo? Y la respuesta es que no sabemos y no podemos decir si existe alguna realidad subyacente. Sin embargo, en el pasado, cuando la gente afirmaba haber descubierto la “última palabra” en física, se demostró que estaban equivocados, por lo que no sería demasiado sorprendente si hubiera más, esperando ser descubiertos.

Mientras tanto, los libros sobre teoría cuántica de campos guardan silencio sobre cuál es la realidad. Evitan la pregunta y se concentran en las matemáticas que describen un “campo” de origen desconocido.

Las ondas electromagnéticas son especiales. No requieren ningún medio material para viajar. Entonces, el mecanismo de su propagación permanece exactamente igual en todas partes.

Ahora, para comprender cómo se propaga una ONDA EM en el espacio, debe saber que de acuerdo con la ley de inducción electromagnética dada por FARADAY, una variante de tiempo (es decir, que cambia periódicamente con el tiempo) produce un campo magnético perpendicular a su dirección y viceversa. viceversa

Ahora, vayamos al comienzo de la generación de una onda EM: supongamos que inicialmente hubo un solo campo eléctrico con variación de tiempo y tan pronto como el campo eléctrico cambiante avanzó en el espacio (lo que sucede con la velocidad de la luz) ) indujo perpendicularmente con ella una onda magnética que inducía otra onda eléctrica que hacía lo mismo y así sucesivamente … lo mismo seguía sucediendo y en el espacio propagaba una onda electromagnética con la velocidad de la luz en la que los dos vectores se propagaban hacia adelante mutuamente perpendiculares entre sí.

Rápido: los campos eléctricos y magnéticos están en todas partes y pueden adquirir cualquier valor. No hay vacío cuando se trata del medio de ondas electromagnéticas.

Largo:
El sonido trata con la densidad del aire. Cuando la densidad del aire ya es cero, no puede existir una onda, ya que la densidad del aire no puede caer por debajo de cero . Entonces las ondas de sonido no pueden existir en el vacío.

El medio para ondas electromagnéticas, los campos eléctricos y magnéticos, le dice a una partícula cargada cómo acelerar en cualquier punto. Una partícula puede acelerar en cualquier dirección, por lo que el campo eléctrico puede tomar cualquier valor, incluso uno negativo . Incluso cuando el campo predeterminado es igual a cero, una onda puede propagarse.

El medio de ondas electromagnéticas, los campos eléctricos y magnéticos, existen en todas partes. Entonces, aunque no importa, eso no es lo que está haciendo la oscilación de todos modos.

Irónicamente, las ondas electromagnéticas en la materia se vuelven mucho más complicadas, pero no creo que sea eso lo que estás preguntando. Mándame otra pregunta si quieres que salga a la luz en materiales.

Las ondas electromagnéticas son creadas por la vibración de una carga eléctrica. Esta vibración crea una onda que tiene un componente eléctrico y otro magnético. Una onda electromagnética transporta su energía a través de un vacío a una velocidad de 3.00 x 10 ^ 8 m / s (un valor de velocidad comúnmente representado por el símbolo c ). La propagación de una onda electromagnética a través de un medio material se produce a una velocidad neta inferior a 3,00 x 10 ^ 8 m / s.

Cuando una onda electromagnética incide sobre los átomos de un material, la energía de esa onda se absorbe. La absorción de energía hace que los electrones dentro de los átomos experimenten vibraciones. Después de un corto período de movimiento vibratorio, los electrones vibrantes crean una nueva onda electromagnética con la misma frecuencia que la primera onda electromagnética. Si bien estas vibraciones ocurren solo por un tiempo muy corto, retrasan el movimiento de la onda a través del medio. Una vez que la energía de la onda electromagnética es reemitida por un átomo, viaja a través de una pequeña región del espacio entre los átomos. Una vez que alcanza el siguiente átomo, la onda electromagnética es absorbida, transformada en vibraciones electrónicas y luego reemitida como una onda electromagnética. Mientras que la onda electromagnética viajará a una velocidad de c (3 x 10 ^ 8 m / s) a través del vacío del espacio interatómico, el proceso de absorción y reemisión hace que la velocidad neta de la onda electromagnética sea menor que c.

🙂

Ya hay un montón de buenas respuestas a esta pregunta. Humildemente agregaré algo más para pensar. Primero, sin embargo, permítanme investigar la forma en que se formula la pregunta.

Cuando alguien pregunta “cómo”, generalmente significa que el resto de la pregunta se refiere a algo que se reconoce o acepta como realidad, pero que la comprensión existente del interrogador de las cosas relacionadas con el fenómeno es inadecuada para permitirle tener la sensación de que puede ” conecta los puntos.” El interlocutor está perplejo … pero existe cierta ambigüedad en cuanto a lo que él / ella encuentra perplejo específicamente.

En este caso, hay algunos indicios de que parece misterioso que las “olas” puedan viajar a través del vacío. Otros ya han señalado que no se necesita un “medio” para soportar ondas EM, y al menos una respuesta invoca las ecuaciones de Maxwell de manera menos formal como base matemática para esto. De hecho, Wikipedia tiene un artículo sobre cómo derivar ondas EM de las ecuaciones de Maxwell que es bastante decente siempre que se sienta cómodo con la notación. Si el interlocutor puede seguir la notación y se siente cómodo con las matemáticas en general, sospecho sin embargo que saldrá con la sensación de que “las matemáticas funcionan, pero todavía no entiendo cómo o por qué las ondas EM se comportan así”.

Con el tiempo, los físicos generalmente desarrollan una filosofía de que las matemáticas son la explicación del “cómo” y muchos de ellos ni siquiera tolerarán una discusión más allá de ese nivel. Tienen trabajo que hacer y la “interpretación” de la realidad predicha por las matemáticas se considera una pérdida de tiempo. Como miembro del grupo, puedo entender esto, pero me preocupa que no invertir en profundizar nuestra intuición sobre el fenómeno nos prive de una base para nuevas ideas o hipótesis nuevas que sería rentable explorar. Peor aún, estoy en el campamento con Feynman, quien una vez dijo que si no puedes explicar esto a los demás, entonces quizás no lo entiendas tú mismo.

Creo que hay más de unos pocos “misterios” que vale la pena contemplar, incluso si se entienden las matemáticas. Puedo elegir solo uno en este caso particular y tener en cuenta que ya se ha insinuado en respuestas anteriores.

Las ondas EM clásicas involucran campos eléctricos y magnéticos que se “alimentan” entre sí. A medida que el campo eléctrico aumenta o disminuye, da lugar a un campo magnético decreciente o creciente. Las ecuaciones de Maxwell son suficientes para mostrar que puede derivar una descripción de onda de propagación del resultado. ¡También sabemos que las cargas eléctricas dan lugar a campos eléctricos y en una respuesta previa se invierte algo de tiempo tratando con el misterio de los campos que continúan existiendo incluso si las cargas que los originaron desaparecen por completo!

Pero espere … aparte de la coherencia matemática, ¿a qué diablos nos referimos realmente cuando comenzamos a hablar sobre los campos que cambian y se propagan por sí mismos? Quiero decir, un “campo” eléctrico es una abstracción matemática que nos permite intelectualizar sobre la influencia que las cargas tendrían sobre otras cargas en otros puntos del espacio. Cuando nos ponemos serios en nuestra manipulación de las ecuaciones de Maxwell, nos sumergimos en los campos mismos y vamos aún más lejos en nuestro engaño al discutir las consecuencias físicas del cambio de intensidad de estas abstracciones. Claro, las matemáticas funcionan y es hermoso y demostrablemente correcto, pero ¿qué acabamos de hacer? ¿Estamos diciendo que los campos tienen una realidad aparte de lo que les da origen? La respuesta corta es que ESTO es lo que estamos diciendo, ya sea que lo pensemos o no.

Por esta época, cualquier teórico del campo cuántico está rodando los ojos. QFT también funciona y es conocido por su precisión junto con su complejidad matemática, pero sospecho que cualquier buena aplicación para responder a la pregunta original se considerará excesiva e incomprensible.

Las personas que inocentemente hacen preguntas como la que estamos discutiendo a veces exponen profundas deficiencias en nuestra comprensión de los fenómenos. Creo que la verdad es que las matemáticas funcionan e incluso nos brindan herramientas, una vez que domine las matemáticas, para desarrollar tecnologías basadas en el fenómeno descrito. Sin embargo, debemos ser honestos al confesar que rara vez tenemos respuestas satisfactorias para preguntas simples y, a menudo, evitamos obstinadamente confesar los misterios que conllevan. Si todo lo que tenemos es matemática, eso no es malo, pero a menudo me pregunto si extrañamos descubrir nuevas ideas al no lidiar con la posibilidad de que haya más para entender a un nivel muy fundamental. Por supuesto, solo hay un poco de tiempo disponible … … y solo usé un montón de tiempo.

La respuesta corta es: porque las fuerzas electromagnéticas (es decir, la electricidad y el magnetismo) “viajan” a través del vacío.

Los átomos mismos se mantienen unidos para formar moléculas por fuerzas eléctricas, por lo que puede argumentar que la fuerza electromagnética es “anterior” a la materia. Y un gas (que el ingenuo pensador puede creer que debería ser necesario para transmitir la fuerza EM) es solo cuestión.

Muy simplificado, funciona así.

Las ondas electromagnéticas son las causadas por los cambios en una fuerza electromagnética. Es más complicado que esto, pero: un cambio en el campo eléctrico provoca un cambio en el campo magnético a 90 grados y, de manera similar, un cambio en el campo magnético provoca un cambio en el campo eléctrico a 90 grados.

Arriba se vuelve eléctrico, lo que hace que el imán se desplace hacia la derecha (¿o está hacia la izquierda? Nunca puedo recordar en qué dirección) lo que hace que la electricidad baje, lo que hace que el imán se desplace hacia la izquierda (o derecha), lo que hace que la electricidad suba. Y da vueltas y vueltas, y los efectos viajan hacia afuera a la Velocidad de la Luz.

Exactamente “por qué” la velocidad de la luz no se puede responder en este momento: es una de las constantes del universo que es lo que es.

No estoy completamente seguro de lo que está preguntando, pero si está preguntando cómo se propagan las ondas EM en una esfera como una onda transversal, aquí hay una imagen que podría ayudar

E-campos en negro, H-campos en azul, y la onda viaja en la dirección de la larga flecha horizontal que se extiende hacia Fraunhöfer [error de ortografía en el diagrama].

Siempre me ha molestado que los campos sean fantasmas que pueden existir sin materia y que pueden ejercer fuerzas aunque no haya nada material allí y que puedan viajar sin ser vistos a través del espacio. Para mí implica que hay más dimensiones que las tres comunes, y que los campos de alguna manera involucran dimensiones más altas que no podemos tocar directamente. Parafraseando a Einstein, “Dios no juega a los dados, ni su universo existe solo en tres dimensiones”. No me sorprendería si los campos son manifestaciones de actividad en dimensiones superiores, y lo que llamamos un vacío en tres dimensiones puede tener atributos en una o más dimensiones superiores que permiten la actividad en nuestro universo en lo que nos parece un espacio vacío.

Durante bastante tiempo, los científicos pensaron que las olas requieren un medio material para viajar. Esta inferencia se basó en observaciones experimentales. Las ondas de agua, las ondas de sonido, las ondas creadas en cuerdas cuando se perturban en un extremo son ejemplos comunes. Esta visión se mantuvo con fuerza hasta que James Clerk Maxwell demostró matemáticamente que la luz y otros miembros de la familia de la radiación electromagnética también se comportaron como ondas. Para conciliar con esto, se concibió un medio hipotético llamado Éter. Esta hipótesis fue derrocada por los resultados del experimento de Michelson Morley realizado en 1887. Pero la pregunta “¿qué osciladores en la radiación em que viaja a través del vacío?” Continuó atormentando a los científicos hasta que se estableció que una radiación em está compuesta de electricidad y perpendicular mutuamente perpendiculares. Vectores de campo magnético, ellos mismos perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. Entonces resultó que son los campos eléctricos y magnéticos los que vibran y no requieren ningún medio material para hacerlo.

Desde el punto de vista clásico, el electromagnetismo es una teoría sobre las fuerzas eléctricas y magnéticas que actúan a distancia, sin necesidad de un medio en el medio. Ahora la intensidad eléctrica es la carga de prueba de la fuerza eléctrica por unidad a una distancia de la fuente, de manera similar tenemos una intensidad magnética.
Ahora, cuando tenemos una fuente de intensidad (E o B), podemos unir E y B a cada punto en el espacio alrededor de la fuente. Si estos E y B oscilan en la distancia y el tiempo, llamamos a la onda viajera como onda electromagnética.
La matemática se deduce maravillosamente de las ecuaciones de Maxwell.
Por lo general, las ondas mecánicas son la oscilación de partículas constituyentes de los medios, pero el concepto de ondas no se limita a eso. Podemos hacer que cualquier cantidad oscile la distancia y el tiempo del wrt y lo llamemos onda.

Desde la perspectiva mecánica cuántica, podemos decidir creer que las ondas electromagnéticas son cuantificadas y pueden tratarse como los fotones que se intercambian entre la fuente y el destino.

Cuando decimos que las ondas em “viajan por el espacio”, no queremos decir un desplazamiento en el espacio físico como con las ondas sonoras. La mecánica cuántica estudia objetos matemáticos abstractos en el “espacio de configuración”, no en el espacio-tiempo físico, por lo que el “viaje” no se entiende en el sentido literal en el que está pensando. Geométricamente hablando, las observaciones de una masa radiante están asociadas con un aumento de los niveles de energía medidos en posiciones que se encuentran en el rayo matemático. Debido a que esta asociación no es instantánea, es matemáticamente conveniente considerar que la energía está “viajando” a lo largo del rayo, pero al mismo tiempo sabemos que el rayo no existe en el espacio-tiempo físico y solo estamos modelando la asociación entre observaciones, no el movimiento de objetos reales.

La masa, la energía, la distancia y el tiempo son cantidades interdependientes, de modo que las observaciones de una masa que irradia energía (como una estrella) se asocian con mayores niveles de energía medidos en las proximidades. Las ecuaciones que modelan esto son muy similares a las ondas mecánicas como las ondas de sonido e incluyen fenómenos como la reflexión, la refracción y la interferencia, por lo que el electromagnetismo se denomina metafóricamente como una onda. Pero en la teoría cuántica solo modelamos las observaciones, sin suponer que son observaciones “de” algo, por lo que no es necesario que realmente haya algo que se agite en el vacío. La asociación surge del hecho de que masa, energía, distancia y tiempo son cantidades interdependientes, y no es necesario hablar de interacciones entre objetos.

Las ondas electromagnéticas pueden viajar a través del vacío porque todos los campos, como los campos gravitacionales, los campos magnéticos, los campos eléctricos, no necesitan un medio material para su existencia (sin embargo, algunos de ellos pueden verse afectados por la presencia de un medio). Por lo tanto, las ondas electromagnéticas, formadas por campos eléctricos y magnéticos en ángulo recto, tampoco necesitan medio para su propagación.

En pocas palabras,

Las ondas electromagnéticas son una combinación de campo eléctrico y campo magnético.

El cambio en el campo eléctrico produce un campo magnético.

Los cambios en el campo magnético producen un campo eléctrico.

Su combinación se genera entre sí y se propagan

En realidad, no importa si es una propagación esférica o plana de la luz, en cada punto la dirección del vector de propagación de la onda es perpendicular a los campos eléctricos y magnéticos y oscilan perpendicularmente al frente de la dirección de la onda en este punto específico. Por lo tanto, es diferente a una onda longitudinal ya que las oscilaciones no están en la dirección de propagación, sino que son perpendiculares a ella. Piense en un volumen esférico como que cada punto es una onda plana que es perpendicular a la superficie de la onda de volumen.
También es bueno saber que las ondas EM pueden ser una superposición de ondas EM, y que las ondas EM pueden estar poloraizadas o no.
Ver también:
http://people.virginia.edu/~ral5 …

Espero que haya ayudado.

Las ondas de sonido solo pueden propagarse a través de un medio porque se basa en la oscilación de las partículas del medio.

Las ondas electromagnéticas consisten en un campo eléctrico y magnético oscilante y, por lo tanto, no dependen de la oscilación de partículas.