1r ciclo Pregunta sobre ondas electromagnéticas, tal vez involucrando difracción...

[arbolis87]

Hola! Mi intuición me dice que una onda electromagnética cuya longitud de onda es $\lambda$ no puede pasar a través de una apertura (del tipo de redes de difracción) cuyo espesor es del orden de $\frac{\lambda}{2}$. No sé si es cierto o no... No encontré ninguna ecuación justificándolo, por eso no sé de donde sacó esto mi intuición. Me encantaría saber si es cierto o no. En caso afirmativo, cómo se puede explicar que una onda radio atraviesa los edificios y la materia en general si su longitud de onda es tan grande que no podría pasar a través de ninguna apertura pequeña. Gracias por aclarecerme esa duda.

[carroza]

Re: Pregunta sobre ondas electromagnéticas, tal vez involucrando difracción...

Hola. Una onda, clásicamente, puede atravesar cualquier apertura. No obstante, la intensidad de la onda se reduce apreciablemente si la amplitud de la apertura es menor que la longitud de onda. Puedes imaginarte olas en el mar, entrando en un puerto con entrada muy pequeña.

Una onda de radio atraviesa los edificios sin problemas, y solamente se frenaría si colocamos una red hecha de un conductor eléctrico. Las cargas eléctricas se moverían con el campo eléctrico de la onda, cancelando su efecto. Eso es lo que se llama una jaula de Faraday.

[arbolis87]

Re: Pregunta sobre ondas electromagnéticas, tal vez involucrando difracción...

Hola. Una onda, clásicamente, puede atravesar cualquier apertura. No obstante, la intensidad de la onda se reduce apreciablemente si la amplitud de la apertura es menor que la longitud de onda. Puedes imaginarte olas en el mar, entrando en un puerto con entrada muy pequeña.

Me encantaría tener una ecuación que lo muestra. Si entiendo bien, podría hacer un montón de agujeritos en un horno micro onda sin que haya peligro de quemaduras aunque uno este cerca de los agujeritos. (No tengo un horno micro onda ¡y tampoco soy tan loco como para comprobar este hecho!)

Una onda de radio atraviesa los edificios sin problemas, y solamente se frenaría si colocamos una red hecha de un conductor eléctrico. Las cargas eléctricas se moverían con el campo eléctrico de la onda, cancelando su efecto. Eso es lo que se llama una jaula de Faraday.

Sí sabía de la jaula de Faraday, pero si la intensidad de la onda disminuye drásticamente al pasar por aperturas más pequeñas que la longitud de onda, ¿cómo explicar que una onda cuya longitud de onda rondea los kilometros pueda pasar por unas aperturas de unos angstroms (¡entre los átomos!) mientras que su intensidad siga casi igual que antes de pasar por esos átomos? (1) Me hubiese gustado una explicación del punto de vista clásico. En cuantica me imagino que un fotón con muy poca energía tiene menos chances de interactuar con la materia que un fotón con mucha energía. Pero del punto de vista clásico, no tengo ni idea de cómo responder a la pregunta (1).

[carroza]

Re: Pregunta sobre ondas electromagnéticas, tal vez involucrando difracción...

Sí sabía de la jaula de Faraday, pero si la intensidad de la onda disminuye drásticamente al pasar por aperturas más pequeñas que la longitud de onda, ¿cómo explicar que una onda cuya longitud de onda rondea los kilometros pueda pasar por unas aperturas de unos angstroms (¡entre los átomos!) mientras que su intensidad siga casi igual que antes de pasar por esos átomos? (1) Me hubiese gustado una explicación del punto de vista clásico. En cuantica me imagino que un fotón con muy poca energía tiene menos chances de interactuar con la materia que un fotón con mucha energía. Pero del punto de vista clásico, no tengo ni idea de cómo responder a la pregunta (1).

La explicación es puramente clásica. La materia normal (la que hace las paredes, etc) no es conductora. Por eso, las ondas electromagnéticas pueden atravesarla, con alguna atenuación que depende del material, y de la longitud de onda de la radiación.
Para este argumento no es relevante el tamaño de los átomos.

Sin embargo, un material contuctor no permitiría el paso de la radiación, ya que los electrones se moverían cancelando el campo eléctrico en su interior.

[arbolis87]

Re: Pregunta sobre ondas electromagnéticas, tal vez involucrando difracción...

La explicación es puramente clásica. La materia normal (la que hace las paredes, etc) no es conductora. Por eso, las ondas electromagnéticas pueden atravesarla, con alguna atenuación que depende del material, y de la longitud de onda de la radiación.
Para este argumento no es relevante el tamaño de los átomos.

Sin embargo, un material contuctor no permitiría el paso de la radiación, ya que los electrones se moverían cancelando el campo eléctrico en su interior.

Bueno muchas gracias. Estoy bastante satisfecho de la respuesta. ¿Qué pasaría si hago una rendija cuyo espesor es 1 mm y cuyas paredes sean totalmente de cobre (buen conductor) y pongo una fuente emitiendo unas ondas radios en frente de la rendija? ¿Pasará una onda con pequeñísima amplitud? En caso afirmativo, creo haber entendido el sentido físico de la respuesta.

[pod]

Re: Pregunta sobre ondas electromagnéticas, tal vez involucrando difracción...

Tienes que tener en cuenta que una onda, al pasar por una rendija de un tamaño comparable a su longitud de onda, además de lo que dijo Carroza sufre difracción. Es decir, la rendija actúa como una fuente de ondas esféricas, por lo que al otro lado de la pared la onda se "esparce" en todas direcciones.

[arbolis87]

Re: Pregunta sobre ondas electromagnéticas, tal vez involucrando difracción...

Tienes que tener en cuenta que una onda, al pasar por una rendija de un tamaño comparable a su longitud de onda, además de lo que dijo Carroza sufre difracción. Es decir, la rendija actúa como una fuente de ondas esféricas, por lo que al otro lado de la pared la onda se "esparce" en todas direcciones.

Gracias por la respuesta. Conozco el fenómeno de difracción pero tenía la duda de si era posible que ocurra si el ancho de la apertura es menor que la mitad de la longitud de onda. Según el artículo de wikipedia que me pasaste, consideran una apertura con ancho infinitesimal, o sea que cualquier onda electromagnética, no importa cual es su longitud de onda, puede pasar por la rendija. Por lo tanto la respuesta a mi pregunta inicial es "No, no es cierto que una onda EM no puede pasar por una rendija si su longitud de onda (o la mitad de ella) es menor que el ancho de la rendija". Gracias a ambos. EDIT: Una preguntita: si tenemos una rendija, el tipo de onda será cilíndrica y no esférica, verdad? Para tener una onda esférica haría falta un agujerito puntual, ¿verdad?