¿Por qué las ondas electromagnéticas se llaman ondas aunque no viajen a través de un medio?

Question

Si las ondas se definen como la oscilación de un medio, ¿por qué las ondas electromagnéticas se llaman ondas ya que no necesitan un medio para viajar?

Answer 1

La definición de una onda es no que es la oscilación de un medio. Las ondas se llaman ondas porque son soluciones a una ecuación de onda que es, para una "excitación" genérica $A(t,x)$ dependiendo de la hora $t$ y alguna coordenada espacial $x\in\mathbb{R}^n$ de la forma general

$$ \frac{\partial^2 A}{\partial t^2} = c^2\Delta A$$

donde $\Delta$ es el Laplaciano para la coordenada espacial. La ecuación de onda, a su vez, se llama ecuación de onda porque es precisamente la ecuación que gobierna el sistema arquetípico en el que se produce una onda: el de las masas conectadas linealmente por muelles.

Aunque una ecuación de onda puede surgir al considerar un medio, no es necesario un medio para que se produzca una ecuación de onda, ya que las ecuaciones de Maxwell y la refutación de casi todos los teorías del éter luminífero espectáculo.

Answer 2

Además de las otras respuestas, antiguamente se pensaba que eran oscilaciones en el éter. A raíz del experimento de Michelson-Morley, en 1887, los físicos empezaron a pensar que no existía el éter. Pero el término no cambió.

Answer 3

Las ondas electromagnéticas se llaman ondas porque hay son ondas (perturbaciones que se propagan), ondas en el campo electromagnético.

Estas ondas electromagnéticas, como las ondas materiales, energía para el transporte . Según el artículo de Wikipedia " Ola "

En física, una onda es una perturbación u oscilación (de un física) que se desplaza por la materia o el espacio, acompañado de un transferencia de energía.

(énfasis mío)

Answer 4

Las ondas electromagnéticas satisfacen las ecuaciones de Maxwell para las ondas.

No necesitan un medio para propagarse, porque estas ondas son sus propios portadores de energía, los fotones. Por ello, se diferencian de las ondas de agua, cuya energía se propaga por la intermediación de las moléculas de agua, o de las ondas sonoras, cuya energía se propaga a través de las moléculas del medio por el que pasa la onda.

Answer 5

Para dar una respuesta tenemos que recordar los hechos históricos. Al hacer que una fuente de luz sea puntual y, para obtener mejores resultados visibles, casi monocromática, se puede ver detrás de un borde un patrón de intensidad (franjas) a derecha e izquierda de la línea geométrica de la sombra. Por lo tanto, el patrón de intensidad son algo igual a las ondas de agua la luz tiene que tener características de onda. No se preguntó, por qué los máximos y mínimos de las ondas de agua de interferencia se están moviendo. El boceto Thomas Young utilizó para su explicación parece los flecos de la luz. Pero en nuestros días el imagen real es que el patrón de interferencia de las ondas de agua se mueve. ¿Las franjas de dos fuentes de luz hacen lo mismo?

Lo que hace la luz y nunca las ondas de agua es que detrás de un borde sólo la luz produce franjas. En ambos casos hay difracción pero son de causa diferente. Las ondas de agua se dispersan en su medio y esa es la razón por la que "ocupan" todo el medio disponible alrededor. Este no es el caso de la luz. La difracción de la luz se limita a una zona estrecha a la izquierda y a la derecha de la línea geométrica de la sombra, donde las franjas brillantes y las franjas de intensidad cero existen tanto en la sombra geométrica como en el otro lado. Con el conocimiento de que los campos físicos están cuantizados y con el conocimiento de que los fotones y los electrones de la superficie del material del borde están interfiriendo uno puede contar A y B juntos e interpretar las franjas como la manifestación de este campo común. El siguiente paso necesario, según la opinión de los expertos, es que dos bordes movidos lo suficientemente cerca uno del otro dan un patrón de franjas "armónico". Incluso si se utiliza una doble rendija bien compuesta, esto no es más que 4 bordes.

Para hacer el último paso hay que tener en cuenta que el descubrimiento de la radiación electromagnética está relacionado con las ondas de radio. Las ondas de radio son radiaciones electromagnéticas moduladas. Las ondas de radio están hechas de electrones oscilantes. Desde Einstein sabemos que la radiación electromagnética de los electrones excitados se cuantifica y que estos cuantos se llamaron posteriormente fotones. La frecuencia de estos fotones no tiene nada que ver con la frecuencia de la onda de radio generada. Pero lo que vemos es el resultado de un gran número de fotones sincronizados: En suma, poducen un campo eléctrico y un campo magnético, ambos perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de propagación (exactamente así en el vacío). ¿Es posible concluir de esta manifestación de campos eléctricos y magnéticos a la naturaleza de los fotones? Sí, es posible. Una vez emitido un fotón es un unidad indivisible de energía de propagación con componentes de campo eléctrico y magnético oscilantes .

Un punto más. En el campo cercano de una antena los máximos de los campos eléctrico y magnético están desplazados 90°. Como sabes, los fotones pueden ser influenciados y sus componentes de campo pueden ser rotados (polarización de la luz, irefringencia, ...). No parece imposible que los fotones de las ondas de radio se sincronicen entre sí y esta es la razón de las antenas campo lejano .