¿Pueden las intensidades de campo eléctrico y magnético de una onda electromagnética estar fuera de fase como esta imagen?

Oh, claro que puede , y las ecuaciones de Maxwell lo respaldan. Por supuesto, no las ecuaciones de vacío, ese es solo un caso particular. Veamos un caso cuando esto suceda.

Las ecuaciones habituales para las ondas electromagnéticas son:

[matemáticas] \ displaystyle \ nabla ^ 2 \ vec {E} – \ mu \ varepsilon \ frac {\ partial ^ 2 \ vec {E}} {\ partial t ^ 2} = 0 [/ math]
[matemáticas] \ displaystyle \ nabla ^ 2 \ vec {B} – \ mu \ varepsilon \ frac {\ partial ^ 2 \ vec {B}} {\ partial t ^ 2} = 0 [/ math]

Una que nos da el caso habitual en fase, pero , esta no es la solución general, las ecuaciones verdaderas son estas:

[matemáticas] \ displaystyle \ nabla ^ 2 \ vec {E} – \ mu \ sigma \ frac {\ partial \ vec {E}} {\ partial t} – \ mu \ varepsilon \ frac {\ partial ^ 2 \ vec { E}} {\ parcial t ^ 2} = 0 [/ matemáticas]
[matemáticas] \ displaystyle \ nabla ^ 2 \ vec {B} – \ mu \ sigma \ frac {\ partial \ vec {B}} {\ partial t} – \ mu \ varepsilon \ frac {\ partial ^ 2 \ vec { B}} {\ parcial t ^ 2} = 0 [/ matemáticas]

Ese término adicional generalmente se omite porque hacemos [math] \ sigma = 0 [/ math]. La [matemática] \ sigma [/ matemática] es la conductividad y está bien ignorarla en materiales no conductores, pero en los metales, por ejemplo, tiene un alto valor, y esto cambia las cosas.

Consecuencias:

1.- Tenemos pérdidas, ese término produce una atenuación exponencial de los campos.
2.- Los campos electromagnéticos están desfasados.

Esto tiene implicaciones muy importantes, por ejemplo, el hecho de que los metales pueden funcionar como espejos (¿el espejo parece mercurio o plata? Bueno, tal vez lo sea), la posibilidad de hacer guías de ondas …

Es una realidad que tal ola existiría . Pero, hasta ahora, realmente no puedo darte ninguna prueba experimental, principalmente porque soy demasiado vago para buscarlo en Google. Teóricamente está absolutamente bien. De hecho, un microondas sería un ejemplo perfecto de tales fenómenos, ya que los dos extremos del microondas son puntos donde el campo eléctrico está en un mínimo constante, mientras que el campo magnético está en un máximo , por supuesto, la forma correcta de decir esto sería que el campo eléctrico está en su nodo mientras que el del campo magnético está en su antinodo . La razón es que, dado que los extremos están hechos de un conductor (generalmente de acero), el campo eléctrico es [matemático] 0 C / m ^ 2 [/ matemático] mientras que el campo magnético cambia constantemente (ya que para una onda EM debería ser un campo magnético variable en el tiempo)
Esto conduce a una onda EM resultante conocida como microondas comercial utilizado en hornos microondas.

Para leer más, sugeriría “University Physics-Sears and Zeemansky”.

Estas son las ondas EM “habituales”:

Si observamos el final de las ondas, esa es la onda en [math] z = ct [/ math], desde el lado, depende del tiempo [math] t [/ math] de cuando tomamos la instantánea, puede tener un aspecto como este: ( el mismo argumento se aplicaría igualmente si lo miramos desde arriba )

Hay una razón de por qué se ve así, las ecuaciones de Maxwell. Dice: [matemáticas] E = cB [/ matemáticas]. Ese es el campo eléctrico E ( la flecha roja ) debe ser igual al campo magnético B ( la “x” azul ) lejos de nosotros hacia la pantalla multiplicada por la velocidad de la luz. En otras palabras, dice que el campo eléctrico y el campo magnético son proporcionales entre sí. Así, como pudimos ver, cuando el campo eléctrico baja, también lo hace el campo magnético.

El campo eléctrico y magnético fuera de fase, en la misma instantánea, se vería así:

Este aspecto, [matemáticas] E \ neq cB [/ matemáticas], así que no, no podría.

El cambio en el campo eléctrico provoca un cambio en el campo magnético, y viceversa.

Ahora, imagine un electrón, si lo mueve un poco, inmediatamente creará una onda en el campo eléctrico y magnético, que se propagará a través del universo juntos. No puede separarlos ni crearlos por separado.
En realidad no son cosas separadas, pero las separamos en nuestros cálculos.

Podemos imaginar un cambio de fase entre ellos, pero eso realmente no tendría sentido.
Por ejemplo, 180 grados de desplazamiento implicarían en realidad una dirección de movimiento inversa.
O un cambio de 90 grados implicaría un cambio constante de amplitud y dirección.
Tal vez, solo tal vez, la superposición de diferentes ondas lograría eso, pero siempre pueden separarse a sus ondas originales, sin desplazamiento de fase.

Esto representa una onda EM polarizada circularmente.

Sin embargo, para mí, la ilustración se simplifica demasiado como una descripción completa de un fotón.

Polarización circular