Onda electromagnética

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Para os aspectos mais gerais, veja-se radiación electromagnética.

As ondas electromagnéticas são transversais; as direcções dos campos eléctrico e magnético são perpendiculares à de propagación.

Uma onda electromagnética é a forma de propagación da radiación electromagnética através do espaço, e seus aspectos teóricos estão relacionados com a solução em forma de onda que admitem as equações de Maxwell. A diferença das ondas mecânicas, as ondas electromagnéticas não precisam de um médio material para se propagar; isto é, podem deslocar-se pelo vazio.

As ondas luminosas são ondas electromagnéticas cuja frequência está dentro da faixa da luz visível.

História da descoberta

James Clerk Maxwell foi o primeiro em fazer a observação teórica de que um campo electromagnético variável admite uma solução cuja equação de movimento se corresponde à de uma onda. Isso sugeria que o campo electromagnético era susceptível de se propagar em forma de ondas, tanto em um médio material como no vazio. Essas observações levaram a Maxwell a propor que a luz visível realmente está formada por ondas electromagnéticas. A trascendencia da teoria de Maxwell estriba em que proporcionava uma descrição matemática do comportamento geral da luz. Em particular este modelo descreve com exactidão como se pode propagar a energia em forma de radiación pelo espaço em forma de vibração de campos eléctricos e magnéticos. No entanto, as propostas de Maxwell ocasionaram verdadeiro debate, especialmente duas questões:

A possibilidade da propagación das ondas no vazio suscitou certas dúvidas em seu momento. Já que a ideia de que uma onda se propagasse de forma autosostenida no vazio resultava estranha, razão pela qual anos dantes tinha nascido a teoria do éter.
Ademais as equações de Maxwell sugeriam que a velocidade de propagación no vazio era constante, para todos os observadores. Isso levou a interpretar a velocidade de propagación constante das ondas electromagnéticas como a velocidade à que se propagavam as ondas com respeito a um suposto éter imóvel que seria um médio material muito subtil que invadiria todo o universo. No entanto, o famoso experimento de Michelson e Morley descartou a existência do éter e ficou inexplicado até que Albert Einstein, Poincaré, H. Lorentz e outros, explicariam a constancia da velocidade da luz como uma constante das leis da Física. (a teoria especial da relatividad estende a constante de propagación da luz a todo fenómeno físico, não só as ondas electromagnéticas).

No entanto apesar de todas essas questões os primeiros experimentos para detectar fisicamente as ondas electromagnéticas, diferentes da luz, foram levados a cabo por Heinrich Hertz em 1888 , graças a que foi o primeiro em construir um aparelho que emitíafeo

Equação de onda

As equações anteriores descrevem uma onda com factores de enfraquecimento dependentes de σ que se propaga a uma velocidade $c = 1/\sqrt{\epsilon \mu}$ . Quando a onda se propaga no vazio σ = 0 e a equação se reduz à equação de ondas comum:

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