COMPENDIO

DE

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Y

ÓPTICA FÍSICA

Ing. SANDRA SILVESTER

COMPENDIO

DE

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Y

ÓPTICA FÍSICA

ECUACIONES DE MAXWELL MOVIMIENTO ONDULATORIO ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

POLARIZACIÓN INTERFERENCIAS

DIFRACCIÓN

Adaptado a los Programas oficiales de Física II de la Universidad Tecnológica Nacional

El objetivo de este curso es el de proveer un ordenamiento didáctico, completo y

homogéneo de esta parte de la cátedra de Física II, que resulte eficaz para su correcto

entendimiento sin desmedro del nivel académico requerido. Se ha puesto especial énfasis

en que su lectura no sea tediosa o visualmente incómoda, empleando tamaños grandes de

letras, renglones generosamente espaciados, colores, figuras amplias y detalladas, etc.

Además, se ha preparado para ser impreso en faz simple, para que el reverso de las hojas

permita tomar apuntes, efectuar observaciones o agregar material complementario.

“Aprender sin pensar es inútil,

pensar sin aprender es peligroso”

CONFUCIO (filósofo chino del siglo V a.C.)

Edición original: Agosto de 2009 Revisión y ampliación: Agosto de 2016

TEMA PÁG

I ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS........................................... 1

I.1 Ecuaciones de Maxwell...................................................... 1

Corriente de Desplazamiento y Ley de Ampere Generalizada... 1

Ecuaciones de Maxwell del Electromagnetismo...................... 5

Ejercicios……………………………………………………………………………………..

9

I.2 Movimiento Ondulatorio..................................................... 11

Introducción.................................................................... 11

Propiedades Comunes de las Ondas.................................... 11

Ondas Sinusoidales........................................................... 14

Fase y Diferencia de Fase.................................................. 16

Velocidad de Fase o de Onda.............................................. 17

Amplitud e Intensidad....................................................... 18

Frecuencia y Longitud de Onda........................................... 21

Paquetes de Ondas........................................................... 23

Ejercicios……………………………………………………………………………………...

24

I.3 Ondas Electromagnéticas...................................................

28

Introducción.................................................................... 28

Circuitos Oscilantes........................................................... 29

Radiación Dipolar.............................................................. 32

Velocidad de las Ondas Electromagnéticas............................ 36

Energía y Vector de Poynting.............................................. 41

Ejercicios……………………………………………………………………………………….

43

II ÓPTICA FÍSICA................................................................ 50

II.1 Polarización.....................................................................

50

Introducción.................................................................... 50

Polarización por Reflexión.................................................. 51

Doble Refracción............................................................... 54

Polarización por doble Refracción........................................ 58

Porcentaje de Polarización - Ley de Malus............................ 59

Dispersión de la Luz.......................................................... 62

Polarización Circular y Elíptica............................................ 64

Í N D I C E

Producción de Colores por Luz Polarizada............................. 68

Análisis Óptico de Esfuerzos............................................... 69

Otras aplicaciones de la Luz Polarizada................................ 70

Ejercicios……………………………………………………………………………………… 71

II.2 Interferencias.................................................................. 77

Fundamento de las Interferencias....................................... 77

Manantiales Coherentes..................................................... 78

Interferencia con Doble Rendija. Experimento de Young......... 80

Interferómetro de Pohl...................................................... 84

Cambios de Fase en la Reflexión. Espejo de Lloyd................. 84

Interferencia en Láminas Delgadas...................................... 86

Películas no Reflectantes.................................................... 89

Anillos de Newton............................................................. 89

Interferómetro de Michelson............................................... 91

Interferencia con muchas Rendijas...................................... 92

Ejercicios……………………………………………………………………………………….

95

II.3 Difracción........................................................................

101

Introducción.................................................................... 101

Difracción de Fraunhofer por una sola Rendija...................... 103

Red Plana de Difracción..................................................... 110

Poder Separador de una Red.............................................. 114

Difracción de Rayos X........................................................ 116

Difracción por Aberturas Circulares..................................... 119

Ejercicios……………………………………………………………………………………….

123

Bibliografía....................................................................... 129