Onda electromagnética

Las ondas electromagnéticas son transversales, en ellas la dirección de los campos eléctrico y magnético son perpendiculares a la dirección de propagación.

Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio, y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell.

A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse.

Historia del descubrimiento

James Clerk Maxwell fue el primero en hacer la observación teórica de que un campo electromagnético variable admite una solución cuya ecuación de movimiento se corresponde a la de una onda. Eso sugería que el campo electromagnético era susceptible de propagarse en forma de ondas, tanto en un medio material como en el vacío. Esta última posibilidad de propagación en el vacío suscitó ciertas dudas en su momento, ya que la idea de que una onda se propagara de forma autosostenida en el vacío resultaba extraña. Además las ecuaciones de Maxwell sugerían que la velocidad de propagación en el vacío era constante, para todos los observadores. Eso llevo a interpretar la velocidad de propagación constante de las ondas electromagnéticas como la velocidad a la que se propagaban las ondas respecto a un supuesto éter inmóvil que sería un medio material muy sutil que invadiría todo el universo. Sin embargo, el famoso experimento de Michelson y Morley descartó la existencia del éter y quedó inexplicado hasta que Albert Einstein daría con la solución para la constancia de la velocidad de la luz en su teoría especial de la relatividad.

Por otro lado los primeros experimentos para detectar físicamente las ondas electromagnéticas fueron llevados a cabo por Heinrich Hertz en 1888, gracias a que fue el primero en construir un aparato que emitía y detectaba ondas electromagnéticas VHF y UHF.

Ecuación de ondas

En un medio isótropo, homogéneo y constante; simbolizando la conductividad con σ, el campo eléctrico con $mathbf{E} ,$ y el magnético con $mathbf{B} ,$ :

$left[nabla^2 - frac{1}{c^2}frac{partial^2}{partial t^2} - mu sigma frac{partial}{partial t} - operatorname{div},operatorname{grad}right] mathbf{E} = 0, qquad left[nabla^2 - frac{1}{c^2}frac{partial^2}{partial t^2} - mu sigma frac{partial}{partial t}right] mathbf{B} = 0$

Las ecuaciones anteriores describen una onda con factores de atenuación dependientes de σ que se propaga a una velocidad $c = 1/sqrt{epsilon mu}$ . Cuando la onda se propaga en el vacío σ = 0 y la ecuación se reduce a la ecuación de ondas común:

$nabla^2 mathbf{E} - frac{1}{c^2}frac{partial^2 mathbf{E}}{partial t^2} = 0, qquad nabla^2 mathbf{B} - frac{1}{c^2}frac{partial^2 mathbf{B}}{partial t^2} = 0$