Otras carreras Cambio de medios, ondas electromagenticas

[mag_cba222]

Hola a todos en el foro, recurro a este sistema debido a que nunca pude despejarme la duda ni siquiera consultando a fisicos amigos. La duda es la siguiente:
Se sabe que cuando la onda EM pasa de un medio a otro (diel-diel) cambia su velocidad de propagacion y su long de onda.....pero...¿porque no cambia la frec.? Es decir, porque no ocurre que cambia la frec. y la velocidad de propagacion.

$\lambda = \frac{Vp}{f}$


Me gustaria contar con alguna demostracion matematica o con expresiones de ser posible.

[u_maligno]

Re: Cambio de medios, ondas electromagenticas

No sé si entendi.. por qué deberia cambiar también la frecuencia?

[asegade]

Re: Cambio de medios, ondas electromagenticas

La energía del fotón está definida por su frecuencia, y la longitud de onda es el resultado de la velocidad con que el fotón se propaga en el medio dado.
Quizá sea demasiado rígido, pero es así. Quizá alguien que sepa mas física que yo pueda dar una mejor respuesta utilizando mas teoría.

Saludos

[Salgo]

Re: Cambio de medios, ondas electromagenticas

Empezaré haciendo trampa, pues haces la pregunta en un contexto y saltaré a otro. La

descripción cuántica de la radiación electromagnética te responde brevemente que esa

radiación está formada por fotones. Cada fotón posee una energía directamente proporcional a

la frecuencia, como ya fue expresado. La suma de todas esas cuotas de enrgía de losm fotones da la energía total de

la radiación. Es decir la cuántica te muetra que en radiación EM cambiar la frecuencia es

cambiar la energía del fotón (y consecuentemente el monto total). Cuando la radiación pasa

de un medio a otro conservando la energía de cada fotón se mantiene sin cambio la

frecuencia. Tod muy simpe, muy breve, muy bonito...pero acabo de hacerte trampa. Tú

preguntas en el contexto de la electrodinnamica pura y en ese contexto tu pregunta no se

puede responder sin profundizar mucho en detalles fundamentales, hasta el punto de servir tu

pregunta como un motor para investigar algo que los planes de estudio normales no incluyen.

Entoces debo reconocer que sin hacer trampa, dentro de lo que me ha sido enseñado no

encuentro el tipo de respuesta que honestamente debería darte.

[pod]

Re: Cambio de medios, ondas electromagenticas

Esta es una de las primeras cosas que se enseñan en la asignatura de óptica en la carrera de Física (yo lo he encontrado en la séptima página de mis apuntes, sólo por detrás de las típicas definiciones generales). En realidad es un razonamiento bastante sencillo.

Una de las condiciones de las ecuaciones de Maxwell es que los campos eléctrico y magnético deben ser continuos en ausencia de carga o corrientes superficiales. Es decir, si no hay ninguna carga superficial, el campo eléctrico a ambos lados de la interfaz entre los dos medios debe ser el mismo. Es decir, tenemos una igualdad entre un campo que oscila según la frecuencia del primer medio y otro que oscila con la frecuencia del segundo. Pero esta igualdad debe cumplirse para todos los instantes del tiempo, así que por fuerza las frecuencias deben ser idénticas (si fueran sólo un poco diferentes, la igualdad dejaría de cumplirse rápidamente).

Este argumento de continuidad es muy potente. Siguiendo con él, se pueden deducir la ley de la reflexión y la refracción (Snell).

[natanael]

Re: Cambio de medios, ondas electromagenticas

Hola,

Yo tambien quiero entender esto pero es bastante difícil, yo me había hecho esa pregunta hace tiempo nunca la pregunté porque tienes que tener muy claro muchos conceptos como por ejemplo, velocidad de fase, velocidad de grupo y por ultimo que el índice de refracción de cada material no es constante y que depende de muchos factores como la temperatura y la estructura molecular del material.

Hasta ahora yo lo entiendo de esta forma, si estoy quivocado por favor haganmelo saber!

Cuando una O.E. atraviesa un material se crean ondas secundarias, dadas por la emision o destruccion de los fotones incidentes, macroscopicamente tienes muchas O.E. (que microscopicamente son fotones viajando a la misma velocidad C) propagandose por el mismo medio, pero estas O.E. solo varían es en la valocidad de fase, no en su frecuencia la cual se mantiene constante así varíe la velocidad de fase, por ejemplo si tenemos tres fotones y uno de ellos logra pasar por una determinada zona del material, pero los otros dos son absorvidos, luego enegía total queda de forma tal que se emita un foton y el otro quede absorvido como energía potencial, ahora vas a tener el mismo fotón pero con una retraso instantáneo en su velocidad de fase, y eso correspondería a un retraso en su velocidad de fase con respecto al que pasó libremente.

Ahora la velocidad de grupo es el efecto que se crea cuando todos estos fotones interactuan entre sí, es decir macroscópicamente esta esta es la velocidad de propagacion que logramos percibir que es la intervencion de todas las O.E. entre ellas mismas, y siempre esta velocidad va a ser mucho menor. Esta velocidad es la variacion de la amplitud de dicha onda, por logica esta variacion oscilante tiene una frecuencia, pero no es la frecuencia con que varía en campo electromagnetico en el medio, sinó mas bien la frecuencia con que varía la amplitud de dicha onda electromagnetica.

Todo esto es lo que puedo entener de lo que hasta ahora he leido, no sé si te sirva de ayuda, pero demostrarlo matematicamente no creo que se pueda, porque tienes que tomar en cuenta el índice de refracción y este es un valor experimental en el cual tendrías que considerar la tempreratura y otras propiedades.

Gracias, espero sus correciones de haberlas!

Esta imagen hace referencia a lo explicado, no es mia, pero en los derechos y términos de uso dijeron que podía utilizarla con tal que mencionara su procedencia.


Hecha en Matlab, por el Instituto Tecnológico de Massachusetts

"Esta simulación se encuentra bajo un marco de referencia moviéndose con la velocidad de grupo. Podemos ver que las ondas transportadoras se mueven desde atrás y se disipan delante de un paquete de ondas, ya que la velocidad de fase es mayor que la velocidad de grupo."

[pod]

Re: Cambio de medios, ondas electromagenticas

Yo tambien quiero entender esto pero es bastante difícil,

No es difícil, y es puramente clásico. Mira el mensaje #5.

Cuando una O.E. atraviesa un material se crean ondas secundarias, dadas por la emision o destruccion de los fotones incidentes,

No puedes poner "ondas" y "fotones" en la misma frase. Son dos teorías duales, así que puedes usar cualquiera de las dos, pero no mezcles las dos a la vez.

En un caso de interferencia constructiva o destructiva, en la teoría dual de fotones NO ocurre una creación o destrucción de fotones. Son teorías diferentes (aunque duales), y los procesos son muy diferentes.

Además, como dije, este es un fenómeno totalmente clásico, no tiene absolutamente nada que ver con la cuántica ni los fotones. Se puede entender y describir plenamente con las ecuaciones de Maxwell.