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¿Si la luz es una onda electromagnética debería verse afectada o perturbada por un campo eléctrico o magnético?

¿No debería observarse algun fenómeno si se hace pasar luz por un campo magnético o eléctrico en un experimento fácil de realizar (por ejemplo entre dos polos de un iman o entre las placas de un condensador)?

[aLFRe]

Re: Luz y campos

¿Si la luz es una onda electromagnética debería verse afectada o perturbada por un campo eléctrico o magnético?

¿No debería observarse algun fenómeno si se hace pasar luz por un campo magnético o eléctrico en un experimento fácil de realizar (por ejemplo entre dos polos de un iman o entre las placas de un condensador)?

Hay que tener mucho cuidado con esto porque cuando se habla de la luz en general nos referimos a lo que vemos... la luz del Sol por ejemplo.
Caracterizar la luz suele ser importante para saber de lo que hablamos
y también de si la luz se propaga por el vacio o a través de un medio.

Como ya sabes si combinas las ecuaciones de Maxwell formuladas en el vacio, por ejemplo,
obtienes una ecuación de ondas para los campos eléctrico y magnético.
El fenómeno de la propagación de ondas se estudia en los primeros cursos de Física y por extensión se puede tener una idea de lo que pasa
para otros tipos de magnitudes físicas.
Si en una región del espacio se propaga una onda electromagnética se sabe cómo son los campos electrico y magnético asociados
en esos puntos del espacio y como varían.
Como ya sabes en cada punto el campo eléctrico, el magnético y la dirección ( con sentido ) de propagación de la onda forman un triedo - creo que, en este orden era directo -

Una de las preguntas sería... ¿ cómo es la solución de la ecuación de ondas si hay un campo externo ?
otra podría ser ¿ influye el campo externo sobre el medio y por tanto altera la propagación de la luz a través suyo?

En principio la luz no transporta carga eléctrica por lo cual no puede sentir fuerza debia a un campo eléctrico estático externo
- el del condensador que dices -
pero... ¿ y si fuese un campo magnético ?
Pues la respuesta es que Sí hay un efecto - creo recordar que ya te lo contaban en "Biografía de la Física" de Gamov -
Si el campo magnético B se aplica en la dirección de propagación de la luz hay un efecto curioso.

Debido a esa disposición de los campos que te he dicho, la luz es un caso particular de onda transversal y puede presentar un fenómeno llamado polarización.
Un tipo de luz puede describirse mediante dos estados de polarización independientes.
Imagina una luz linealmente polarizada, en lo que sigue LP -
y que el campo eléctrico SIEMPRE sea paralelo al eje OX por ejemplo a lo largo de la propagación.
Si es lineal haciendo uso de la propiedad anterior podemos describirla mediante dos ondas circulares una dextrógira y otra levógira
Estas dos se propagan a velocidades distintas cuando atraviesan un medio ferromagnético anisótropo.
Al emerger del medio y componer ambas ondas el resultado es que el angulo de polarización ha variado... el campo eléctrico de la onda ya no es paralelo al eje OX.
A esto se le llama, o se le llamaba, rotación de Faraday cuando hablamos de luz transmitida
o de Efecto Kerr - magnético - cuando hablamos de luz reflejada.

Volviendo a los campos eléctricos, cuando aplicas un campo eléctrico a un medio por el que se propaga la luz aparece lo que se llama Efecto Kerr - eléctrico -
En este efecto el material se comporta como si hubiese dos índices de refracción
uno para la propagación de una onda LP en la dirección del campo aplicado
y otro para una onda LP en la dirección perpendicular.

Para la propagación de la luz en medios hay otro efecto que es el efecto Pockels.

Y muchas más cosas de las que ahora mismo no me acuerdo.
Un saludo.

[Buscon]

Re: Luz y campos

Hay que tener mucho cuidado con esto porque cuando se habla de la luz en general nos referimos a lo que vemos...

Cuando digo luz quería decir onda electromagnética visible o no.

En principio la luz no transporta carga eléctrica por lo cual no puede sentir fuerza debia a un campo eléctrico estático externo

Pero hay campo eléctrico variable, y por lo tanto hay fuerza eléctrica. ¿o no? No tengo aun demasiados conocimientos sobre ondas eléctromagneticas.

La intención de la pregunta era justo la contraria. Mi curiosidad es que si la luz se puede transformar bajo la influencia de un campo magnético o eléctrico o ambos, ¿No podría la energía de la onda electromágnetica transformarse en energía cinética y mecánica y por lo tanto producir movimiento?

Es decir:

¿Puede la luz crear directamente un movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético igual que lo hace cualquier central electrica?

Gracias por el resto de la informacion, tomo nota y seguiré estudiando, pero de momento me suena a chino.

[aLFRe]

Re: Luz y campos

Cuando digo luz quería decir onda electromagnética visible o no.

No me refiero a eso.
El Sol es una fuente de radiación electromagnética que emite en todo el rango de frecuencias,
pero cuando se caracteriza la luz según el estado de polarización a la que procede de El Sol se la etiqueta como Luz Natural.
A lo que me refiero es a que, por ejemplo, el efecto de la rotación de Faraday requiere luz polarizada linealmente
o unas condiciones determinadas, para que se observe.

Pero hay campo eléctrico variable, y por lo tanto hay fuerza eléctrica. ¿o no? No tengo aun demasiados conocimientos sobre ondas eléctromagneticas.

Un campo eléctico produce una fuerza sobre una carga ya sea variable o no.
Que esto se pueda observar para un campo variable depende.

La cuarta ecuación de Maxwell formulada en el vacio es
$\vec{\nabla} \times \vec{B} = \mu_0 \vec{J} +\epsilon_0 \mu_0 \frac{\partial \vec{E}}{\partial t}$
en ausencia de corriente eléctrica si pasas a la forma integral
un flujo variable en el tiempo de un campo eléctrico origina un campo magnético cuya circulación en un contorno cerrado es no nula.
De forma "similar" a como una fuerza electromotriz se produce por un flujo variable en el tiempo de un campo de induccción magnético.

La intención de la pregunta era justo la contraria. Mi curiosidad es que si la luz se puede transformar bajo la influencia de un campo magnético o eléctrico o ambos,

A esto ya se te ha respondido... un campo magnético en la dirección de propagación produce una rotación de la dirección del campo eléctrico
en una onda linealmente polarizada.

¿No podría la energía de la onda electromágnetica transformarse en energía cinética y mecánica y por lo tanto producir movimiento?

Una onda electromagnética está formada por un campo eléctrico y magnético y transporta cantidad de movimiento, momento angular
- en realidad una densidad volumétrica de éstas - y energía
Un ejemplo de que la energía de la onda electromagnética puede transformarse en energía cinética es el efecto fotoeléctrico.
Lamentablemente lo explicó Einstein el siglo pasado por lo cual no me van a dar el Premio Nobel a mí por decírtelo
- aunque creo que algún profesor de mi facultad está en ello... o al menos así se lo va contando a sus alumnos -

Es decir:

¿Puede la luz crear directamente un movimiento relativo entre un conductor y un campo magnético igual que lo hace cualquier central electrica?
.

Ni idea... ¿ serviría de algo ?
Saludos.

[Buscon]

Re: Luz y campos

Un ejemplo de que la energía de la onda electromagnética puede transformarse en energía cinética es el efecto fotoeléctrico.
Lamentablemente lo explicó Einstein el siglo pasado por lo cual no me van a dar el Premio Nobel a mí por decírtelo
- aunque creo que algún profesor de mi facultad está en ello... o al menos así se lo va contando a sus alumnos -

De hecho ese es el principio de las células fotovoltaicas para crear corriente eléctrica con bastante poco aprovechamiento por lo que tengo entendido.
Pues a esto quería referirme pero con una variante. La idea final es saber si sería posible y mas rentable aprovechar la luz solar como energía para mover generadores que como energía para extraer electrones en un semiconductor.
¿Como? Ni idea. Para eso estan los científicos

Si la idea es posible y la desarrollas ya puedes birlarle el premio nobel a tu profe. Yo con el diez por ciento del metálico y el uno por ciento de la patente me conformo. La fama y los honores todos para ti.

Con mis pocos conocimientos y sabiendo un poco de resonancia pues se me ocurre provocar lo mismo en la onda electromágnetica y ampliar su amplitud valga la redundancia, pero claro, no se si la onda electromagnética se comporta igual que un movimiento armónico de algo con masa, asi que xorradas puedo decir muchas.

Ni idea... ¿ serviría de algo ?
Saludos.

Pues para lo mismo de lo mismo de siempre, transformar energía. Aunque por la noche y los dias nublados estaríamos igual, a oscuras, salvo que incluso de noche y con nubes recibamos ondas electromagneticas ya sean visibles o no, que por cierto, no lo sé.

La idea en si es sacar más rendimiento a esos campos eléctrico y magnético que se propagan y que encima traen de regalo su movimiento relativo entre ellos incorporado y facilmente relativizables a cualquier cosa en la tierra, me da igual su naturaleza o quien los origine, como si son producidas por el repetidor de tv que tengo en frente.

[Sartie]

Re: Luz y campos

De hecho ese es el principio de las células fotovoltaicas para crear corriente eléctrica con bastante poco aprovechamiento por lo que tengo entendido.
Pues a esto quería referirme pero con una variante. La idea final es saber si sería posible y mas rentable aprovechar la luz solar como energía para mover generadores que como energía para extraer electrones en un semiconductor.
¿Como? Ni idea. Para eso estan los científicos

Ojo, las celulas fotovoltaicas no se basan en el efecto fotoelectrico si no en la teoria de bandas de estado solido, ya que no se arrancan electrones si no que se promociona a los electrones que se encuentran en la banda de valencia por debajo del nivel de fermi hasta la banda de conduccion por encima del nivel de fermi, pero los electrones no escapan como en el efecto fotoelectrico.

Con mis pocos conocimientos y sabiendo un poco de resonancia pues se me ocurre provocar lo mismo en la onda electromágnetica y ampliar su amplitud valga la redundancia, pero claro, no se si la onda electromagnética se comporta igual que un movimiento armónico de algo con masa, asi que xorradas puedo decir muchas.

No se si podrías, pero si pudieras y como dices que sabes de resonancias, sabrás que para que un sistema entre en resonancia debes de excitarlo con una fuente externa de frecuencia cercana o igual a su frecuencia natural, ahora, la luz visible tiene una frecuencia natural del orden de 10E15 Hz, entonces lo dificil sería construir un campo magnético externo que varia con esa frecuencia, solo te vale con saber que los procesadores mas modernos trabajan a unos 10GHz es decir 10E9 Hz asi que necesitas un dispositivo que trabaje como un millon de veces mas rapido que los mejores procesadores del mercado, por lo tanto a día de hoy lo veo bastante improbable.

[Buscon]

Re: Luz y campos

la luz visible tiene una frecuencia natural del orden de 10E15 Hz

asi que necesitas un dispositivo que trabaje como un millon de veces mas rapido que los mejores procesadores del mercado...

Pues la descabellada idea es utilizar la propia onda electromágnetica para modificar la onda electromagnética. Si cada onda propaga campo eléctrico y magnético por el espacio, cada onda podrá ejercer fuerzas sobre cada onda. Yo me imagino un número enorme de ondas independientes viajando por el espacio en trayectorias mas o menos paralelas, unas en fase y otras desfasadas e interaccionando entre ellas y con la materia, hasta que llegan a la tierra con distintas longitudes y frecuencias, por que tengo entendido que sus velocidades siempre son c. No estoy completamente seguro de que esto sea asi, pero es lógico pensar que no todas sean paralelas e incluso algunas de ellas se crucen unas a otras y se interfieran, por que supongo el sol no es la única fuente.

La idea sería separarlas o individualizarlas y luego recombinarlas y proyectarlas o reflejarlas de la manera adecuada, con un método análogo a su descomposición con un prisma o su polarizacion con una lente.




Esto, más o menos, ¿es posible en teoría?

Por cierto, me resultaría interesante saber si es posible, cómo variar su velocidad lineal de propagacion, su longitud y su frecuencia.

La idea base es saber si es posible domar ondas electromagnéticas y domesticarlas para llevarlas al terreno que nos convenga, al menos teóricamente.

[Sartie]

Re: Luz y campos

En principio, la suma de ondas armónicas de amplitud A, misma frecuencia y estando en fase dá como resultado una onda con amplitud 2A y la misma frecuencia, y como podemos describir los campos que se generan con las ondas electromagnéticas en funcion de ondas armónicas y la irradiancia o energia en promedio y por unidad de tiempo y de area depende de la amplitud al cuadrado tendremos que para dos ondas como las de antes la irradiancia de cada onda por separado sería A^2 y sumado tendríamos 2A^2 y para la onda resultante sería 4A^2 por tanto es energéticamente favorable para nuestros intereses el operar con una onda que sea interferencia mas que con haces individuales.
Ahora esto se cumple sólo cuando las dos ondas que interfieren tienen una alta longitud de coherencia y deben de estar perfectamente colimadas para no perder energía por dispersión del frente de ondas ademas de que deben de tener el mismo angulo de polarización. Lo más adecuado entonces es usar dos haces de laser de la misma frecuencia con un circuito de realimentación (feedback) para mantener los dos haces en fase de modo que la energía que se obtiene así es mas que sensiblemente inferior que la que usamos para alimentar el circuito realimentador y los dos laseres.
Yo no lo veo nada claro, puede que digamos bueno pues alimentamos el circuito y los laseres con luz solar, pero no creo que este sistema tenga mejor rentabilidad que las propias placas solares que ya usas para alimentar todo el sistema. Creo que esto solo servirá si quieres tener un laser con una potencia mayor que un laser comercial.

[aLFRe]

Re: Luz y campos

¿Como? Ni idea. Para eso estan los científicos

Pues busca a uno... yo soy estudiante

Si la idea es posible y la desarrollas ya puedes birlarle el premio nobel a tu profe. Yo con el diez por ciento del metálico y el uno por ciento de la patente me conformo. La fama y los honores todos para ti.

Existe una gran confusión sobre el progreso científico.
Ideas las tenemos todos,
construir un armazón lógico que las soporte y coherente con "la Física que funciona" eso cuesta tiempo y esfuerzo y rara vez perdura a la euforia inicial.
Formular esas ideas racionales con matemáticas y diseñar experimentos... casi nadie.

Te agradezco la idea... pero no tengo ningún interés en birlarle nada a ese profesor en cuestión.
Que viva feliz en su mundo.
Ya salió a ostias por la facultad con un alumno, luego lo que le va es "vivir en el mundo de la piruleta" y "Rocky"
eso sí... cuando coincides en la puerta con él, se para, te hace una amable sonrisa y te invita a pasar...
como diciendo... el alumno es lo que importa...
menos gestos y prepárate las clases...
supongo que es de la vieja guarda del saludo taconazo y palma alzada
y aún se piensa que la Universidad es propiedad de los viejos catedráticos del franquismo
y de la camada de cuervos han ido enchufando.

Saludos.

Postdata.- Logicamente no esperes tus %

[Buscon]

Re: Luz y campos

deben de estar perfectamente colimadas

Ni idea que es ni como se consigue, lo buscaré por el diccioario. ¿Quizas paralelos?

Yo no lo veo nada claro, puede que digamos bueno pues alimentamos el circuito y los laseres con luz solar, pero no creo que este sistema tenga mejor rentabilidad que las propias placas solares que ya usas para alimentar todo el sistema

Pues si tu no lo tienes claro yo no tengo ni idea asi que me toca seguir buscando y trabajando.

Creo que esto solo servirá si quieres tener un laser con una potencia mayor que un laser comercial.

No tengo ni idea de donde comprar un láser comercial. En mi ciudad lo único que puedo conseguir es un diodo láser de 1mW si se lo saco a un puntero láser o de unos cientos de milivatios si se lo saco a una grabadora de cds. Estube buscando, pero es lo único que hay.

Tampoco tengo idea de como hacer un láser con luz solar, ni tan siquiera se si es posible.

Por cierto y abusando de tu amabilidad y conociemientos: ¿La onda electromagnética gira sobre su eje de propagación mientras se propaga? y ¿El que una onda sea trasversal o longitudinal no depende de las posiciones relativas entre la onda y el observador? Lo digo por que si una onda se propaga trasversalmente, imagino que cada incremento de campo eléctrico y magnénito genera una onda longitudinal y ésta se propaga en sentido perpendicular al eje de desplazamiento de la onda original.

Pues busca a uno... yo soy estudiante

Bueno pues no me dejas mas opción. Tendré que currármelo yo y recibir los méritos los honores y la pasta.

Ya salió a ostias por la facultad con un alumno...

Está fatal el mundo académico. Una pena.

[Sartie]

Re: Luz y campos

Colimado quiere decir que tu haz debe ser rectilíneo sin apenas dispersion espacial, esto se hace pasando tu haz por lo que llamamos colimador, que viene a ser una ranura muy fina de modo que la luz sale de la ranura sin dispersarse demasiado y se puede tratar como una onda plana.
Comprar un laser es muy fácil, solo tienes que buscar por internet, claro que si buscas tiendas en tu ciudad es bastante dificil pero por internet encuentras cientos, ahora eso si, suelen salir bastante caros y no te va a compensar ya que podrías hacer esto con luz natural.
En cuanto a como se propaga la onda electromagnética estas, como sabes, son ondas transversales de modo que los campos electrico y magnetico se propagan en la direccion del vector de ondas pero sus amplitudes varían en direcciones perpendicular al desplazamiento y perpendiculares la una con la otra. Cuando la polarizacion es circular, la direccion que marca la variacion de amplitud del campo electrico va variando de modo que dicha direccion describe un circulo cuyo centro es el propio eje de desplazamiento de la onda. Por tanto sus componentes varian con el tiempo, por ello para hacer esta prueba deberías usar un haz con polarizacion lineal de modo que el valor del campo en la direccion de polarizacion solo varia por medio de la amplitud.

Aqui te pongo unos esquemas que te ayudaran con estos conceptos, primero ves una onda electromagnetica desplazandose en el eje z con polarizacion circular:
http://img.seti.cl/polarizacion-circular.jpg

y aqui como actua un colimador:
http://web.educastur.princast.es/pro...zacion2990.gif

[Buscon]

Re: Luz y campos

ya que podrías hacer esto con luz natural.

No se como. Se me ocurre que tengo que empezar por conseguir un espejo parabólico para concetrar la luz en un foco, algunos espejos, un prisma para descomponer la luz en sus respectivas longitudes de onda un cristal polaroide y una ranura fina, mucha paciencia y bastantes cálculos para montarlo todo con bastante precisión. Ni idea donde conseguir todo esto y si funcionará. Y aunque funcionase supongo que no sería estable sin un girasol.

Ah, y un día de sol que eso si que no se donde lo venden

Cuando la polarizacion es circular, la direccion que marca la variacion de amplitud del campo electrico va variando de modo que dicha direccion describe un circulo cuyo centro es el propio eje de desplazamiento de la onda.

Pero esto es así si hacemos pasar la luz por una lente giratoria ¿no?

Es decir ¿La propia onda tiene momento angular paralelo a su eje de esplazamiento o en un haz de ondas cada onda individual tiene momento angular cero en la dirección de su eje de deplazamiento?

Gracias de nuevo, por tu tiempo.

[aLFRe]

Re: Luz y campos

Está fatal el mundo académico. Una pena.

Y el Betis ya ni hablamos.
Saludos.

[Sartie]

Re: Luz y campos

No se como. Se me ocurre que tengo que empezar por conseguir un espejo parabólico para concetrar la luz en un foco, algunos espejos, un prisma para descomponer la luz en sus respectivas longitudes de onda un cristal polaroide y una ranura fina, mucha paciencia y bastantes cálculos para montarlo todo con bastante precisión. Ni idea donde conseguir todo esto y si funcionará. Y aunque funcionase supongo que no sería estable sin un girasol.

Ah, y un día de sol que eso si que no se donde lo venden

A si a priori necesitas una cortina que impida el apso de luz por la ventana, despues le haces un agujerito como hacia Newton y asi tienes un haz luminoso, puedes hacer 2 agujeritos y listo. despues con un prisma descompones la luz blanca en sus componentes, te quedas con esa componente y la pasas por otro prisma y otro mas y asi estas mas o menos seguro de que tu haz esta bastante bien definido. Luego mediante espejos lo dirijes hacia el colimador y lo mismo con el otro haz, al final con unos espejos a modo de interferómetro y asi interfieres los haces y despues viene lo chungo, tienes que medir la intensidad de tu spot sobre una pared, eso no se como hacerlo de forma sencilla.

Pero esto es así si hacemos pasar la luz por una lente giratoria ¿no?

Es decir ¿La propia onda tiene momento angular paralelo a su eje de esplazamiento o en un haz de ondas cada onda individual tiene momento angular cero en la dirección de su eje de deplazamiento?

Gracias de nuevo, por tu tiempo.

No, la luz solar por ejemplo esta polarizada circularmente, es decir, la direccion de variacion del campo electrico gira 360º y siempre tiene la misma intensidad en todas las direcciones. Luego este haz con polarizacion lineal lo puedes hacer pasar por un polarizador y polarizarlo linealmente.

[aLFRe]

Re: Luz y campos

No, la luz solar por ejemplo esta polarizada circularmente, es decir, la direccion de variacion del campo electrico gira 360º y siempre tiene la misma intensidad en todas las direcciones. Luego este haz con polarizacion lineal lo puedes hacer pasar por un polarizador y polarizarlo linealmente.

No hombre... la luz de El Sol es Luz Natural no está polarizada circularmente.