DEPARTAMENTO DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA DE ONDAS PRÁCTICA No. 2

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Esta cantidad es aproximadamente 3 x 108 m/s igual que la velocidad de la luz, por lo que Maxwell pudo afirmar que la luz es una onda electromagnética.

Las ondas electromagnéticas están originadas por cargas eléctricas aceleradas. En éstas, los campos eléctricos y magnéticos son perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de propagación de la onda, debido a esto, son ondas transversales.

Las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse. La longitud de onda (λ) y la frecuencia (f) de las ondas electromagnéticas están relacionadas mediante la expresión:

c = λ f (2)

donde:

c es velocidad en el vacío; λ es longitud de onda y f es frecuencia

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

La radiación electromagnética se puede clasificar en un espectro desde ondas de frecuencias muy elevadas (con longitudes de onda pequeñas) hasta frecuencias muy bajas (con longitudes de onda altas). La luz visible es sólo una pequeña parte del espectro electromagnético. Todas las radiaciones del espectro electromagnético presentan las propiedades típicas del movimiento ondulatorio, como la difracción y la interferencia.

En la figura 2.1 se muestra el espectro electromagnético por orden decreciente de frecuencias (o bien, orden creciente de longitudes de onda).

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Figura 2.1.- Espectro electromagnético

El espectro electromagnético está integrado por: Ondas de Radio

Las ondas de radio se utilizan no sólo en la radiodifusión, sino también en la telegrafía inalámbrica, la transmisión por teléfono, la televisión, el radar, los sistemas de navegación y la comunicación espacial.

Microondas

Las microondas tienen muchas aplicaciones: radio y televisión, radares, meteorología, comunicaciones vía satélite, medición de distancias, investigación de las propiedades de la materia o cocinado de alimentos.

Infrarrojo

La radiación infrarroja puede detectarse como calor. Los rayos infrarrojos se utilizan para obtener imágenes de objetos lejanos ocultos por la bruma atmosférica, que dispersa la luz visible pero no la radiación infrarroja. En astronomía se utilizan los rayos infrarrojos para estudiar determinadas estrellas y nebulosas.

Luz Visible

Forma de radiación electromagnética similar al calor radiante, las ondas de radio o los rayos X. La luz corresponde a oscilaciones extremadamente rápidas de un campo electromagnético, en un rango determinado de frecuencias que pueden ser detectadas por el ojo humano. Las diferentes sensaciones de color corresponden a luz que vibra con distintas frecuencias, que van desde aproximadamente 4 × 1014 vibraciones por segundo en la luz roja hasta aproximadamente 7.5 × 1014 vibraciones por segundo en la luz violeta.

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Ultravioleta

La radiación ultravioleta puede ser dañina para los seres vivos, sobre todo cuando su longitud de onda es baja. La radiación ultravioleta con longitudes de onda inferiores a 300 nm se emplea para esterilizar superficies porque mata a las bacterias y los virus. En los seres humanos, la exposición a radiación ultravioleta de longitudes de onda inferiores a los 310 nm puede producir quemaduras; una exposición prolongada durante varios años puede provocar cáncer de piel.

Rayos X

Una forma de radiación electromagnética o luz de muy alta energía (longitud de onda corta). Los rayos X son invisibles para nosotros, pero pueden fácilmente penetrar nuestro cuerpo.

Rayos Gama

Radiación electromagnética de muy alta frecuencia y por lo tanto de alta energía, es emitida como consecuencia de la radioactividad.

CONCEPTOS NECESARIOS

- Ondas electromagnéticas

- Ecuaciones de Maxwell

- Potencia electromagnética

MATERIAL Y EQUIPO

- 1 Generador de funciones.

- 1 Osciloscopio con dos puntas de prueba.

- 1 Riel acanalado.

- 1 Fuente de poder.

- 1 Fuente de luz blanca.

- 1 Juego de filtros (transparente, cuadriculado, rayado, rojo y azul).

- 1 Soporte universal con pinzas.

- 2 Bobinas de 1000 espiras.

- 1 Fotómetro.

- 1 Colimador.

- Cables de conexión.

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DESARROLLO

I.- GENERACIÓN Y PROPAGACIÓN DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS.

- Arme el dispositivo que se muestra en la figura 2.2

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Figura 2.2 Generación y propagación de ondas electromagnéticas

- Para la conexión de la bobina inductora, en la figura 2.3:

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Figura 2.3.- Bobina inductora

Encienda el generador de funciones y:

- Seleccione la señal sinusoidal.

- Ajuste la frecuencia a 5 kHz con una amplitud máxima.

- Conecte el cable de salida en la terminal de 50 Ω.

- Conecte el cable de salida del generador de funciones a una bobina (emisora) a sus terminales A y E (cable rojo, terminal A; cable negro, terminal E).

- Así