En nuestra vida diaria de una gran cantidad de fotones de luz visible, infrarrojo y radio, etc se mueven a nuestro alrededor. Sabemos que la luz es una radiación electromagnética. Así que ¿por qué no de que la radiación electromagnética que afectan a un compás magnético?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
La mayoría de la radiación electromagnética de muy alta frecuencia - el campo magnético cambia muchas veces por segundo. Esto significa que la brújula no tiene tiempo para "seguir" el campo magnético de cambios.
La única cosa que afecta a una brújula es un controlador de campo magnético - por lo general esta es una gran pieza de hierro etc. que obtiene magnetizado (por ejemplo, por el campo magnético de la tierra) y por lo tanto provoca la distorsión; o puede ser un DC corriente de lazo de algún tipo.
Pero incluso las bajas frecuencias de la red eléctrica (50 Hz o 60 Hz dependiendo de donde usted vive) son demasiado rápido para afectar la brújula (aunque en la presencia de una fuerte fuente de electromagnetismo, tales como un transformador de gran tamaño, se puede ver la vibración de la aguja como se observa por @vsz). La Radio se inicia en el kHz (de onda larga) para MHz (FM) o GHz (WiFi, etc). Y la luz, con longitudes de onda de alrededor de 500 nm y una velocidad de 3x10$^8$ m/s, tiene frecuencias en los cientos de rango de THz. Demasiado rápido.
ACTUALIZACIÓN - la adición de un poco de matemáticas(s):
Una brújula en el campo de la tierra puede considerarse como un oscilador amortiguado: por un lado, el par de torsión sobre la aguja es proporcional al desplazamiento desde el Norte magnético, en el otro hay la inercia de la aguja; y, por último, hay amortiguación de términos (una buena brújula es críticamente amortiguado - lo que significa que la amortiguación es tal que va a ir a la posición correcta en el menor tiempo). Podemos escribir la ecuación de movimiento como
$$I\ddot\theta + \mu\dot\theta + k\theta = 0$$
En esta expresión, $\mu$ es la amortiguación plazo (proporcional a la velocidad angular) y $k$ es el factor que describe la cantidad de par que la aguja experiencias con el desplazamiento.
Esta es una ecuación general para un Oscilador Armónico Simple (SHO), y típicamente se reconocen tres regímenes: ligeramente amortiguado, fuertemente amortiguada, y críticamente amortiguado.
Cómo un oscilador responde cuando se le da un desplazamiento y, a continuación, deje que se vaya depende del tipo de amortiguación - ver este gráfico:
En particular, la crítica oscilador amortiguado converge a su posición de equilibrio tan rápido como sea posible - por lo que es preferible para cosas como una brújula.
Ahora, cuando usted conduce un SHO con una oscilación de la fuerza, se obtiene una respuesta que depende de la frecuencia de la señal de excitación y la frecuencia natural del sistema. Si conduce a la frecuencia natural, se obtiene la resonancia y la amplitud se hace más grande; como la diferencia en la frecuencia se hace más grande, la amplitud de la respuesta se hace más pequeño. Para una ligeramente amortiguado (o underdamped)* sistema, la respuesta de amplitud está dada por
$$A = \frac{s_0}{\sqrt{\left[1-\left(\frac{\omega_d}{\omega_0}\right)^2\right)^2 +\left[\frac{\omega_d/\omega_0}{Q}\right)^2}}$$
En el límite de grandes frecuencias, la respuesta de las escalas con
$$A \propto \left(\frac{\omega_0}{\omega_d}\right)^2$$
donde $\omega_0$ es la frecuencia natural $\sqrt{\frac{k}{I}}$ y $\omega_d$ es la frecuencia de conducción. Cuando la frecuencia de conducción es muchos órdenes de magnitud mayor que la frecuencia natural, la amplitud de la respuesta será insignificante.
Como se señaló en un comentario MSalters, a frecuencias extremadamente altas (por encima de 10 GHz) la longitud de onda de la radiación electromagnética se convierte en corto en comparación con la longitud de la aguja de la brújula, por lo que la anterior se complica aún más por el hecho de que las diferentes partes de la aguja de la experiencia de las fuerzas en diferentes direcciones. Todo lo cual apunta en la misma dirección: la aguja no se mueve.
* Estoy tomando el camino más fácil aquí... no encontrar la expresión para el críticamente amortiguado impulsado por el oscilador y no tienen la fortaleza intestinal derivar ahora mismo y confiar en mí mismo para hacerlo bien. Pero esto es 'direccionalmente correcto" incluso críticamente oscilador amortiguado
Merlin1896
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La frecuencia es un muy buen argumento (y supongo que el factor más importante), pero podría ser también vale la pena mirar las magnitudes de los campos.
El campo magnético de la tierra tiene una fuerza de aproximadamente $31µT$. La intensidad de la luz del sol incide sobre la tierra es de alrededor de $1300W/m^2$. Dado que la intensidad está relacionada con el campo eléctrico $E$ de una onda electromagnética de la siguiente manera $$I=\frac{1}{2}\epsilon_0 c E^2 $$ y la intensidad del campo magnético está dada por $B=1/c \times E$, se puede calcular fácilmente que la magnitud del campo magnético está dada por $$B\aprox 3.3 µT.$$ De modo que el campo magnético de la tierra es aproximadamente diez veces más fuerte. Pero: ahora se puede argumentar que los campos con mayor intensidad tendría mayor impacto. Ahora la frecuencia argumento nos rescata y, de hecho, este argumento parece ser la correcta, ya que no se nota una desviación de la aguja de una brújula en la presencia de un fuerte láser.
kymully
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153
Básicamente la misma razón, como lo dijo Floris, pero esto tiene también otro aspecto importante:
La luz Visible tiene una muy pequeña longitud de onda de afectar a una brújula. No sólo el campo de oscilar demasiado rápidamente alrededor de un promedio de cero, incluso en una sola "instantánea" en el tiempo de la onda electromagnética, no habría ningún lugar de ser un gran región donde el campo de puntos en una sola dirección. Sólo fracciones de un micrómetro son expuestos a un campo en una sola dirección; mover un pelo de ancho y el campo puede apuntar en la dirección opuesta. En general, en cualquier tiempo, las fuerzas en todas las partes de la aguja cancelar casi por completo. Así que, incluso si la luz de la frecuencia no es alto para la aguja a seguir, todavía no se mueva.
