¿Qué es la teoría de ondas electromagnéticas?

El concepto conocido como teoría de ondas electromagnéticas se originó con el trabajo de James Clerk Maxwell y Heinrich Hertz. Según las ecuaciones eléctricas y magnéticas postuladas por Maxwell, los campos electromagnéticos se asemejan a una onda en estructura y acción. Las ondas electromagnéticas coinciden con la medición de la velocidad de la luz, haciendo de la luz una onda electromagnética en sí misma.

Los campos eléctricos varían espacialmente y generan un campo magnético que varía en el tiempo. Del mismo modo, los campos magnéticos harán lo mismo para los campos eléctricos, haciendo que los dos conceptos funcionen al unísono. Juntos, los dos campos oscilarán y crearán una onda electromagnética.

Las propiedades físicas de la teoría de ondas electromagnéticas toman la forma de electrodinámica. Esta faceta de la teoría significa que cualquier campo electromagnético presente en el mismo espacio se considera un campo vectorial, una onda con dirección y longitud. Como tal, puede fusionarse con otros campos vectoriales. Por ejemplo, cuando una onda electromagnética impacta una molécula, los átomos dentro de esa molécula comienzan a oscilar, emitiendo sus propias ondas electromagnéticas, impactando la onda original. Según la teoría de la onda electromagnética, esto provocará refracción, un cambio en la velocidad o difracción, un cambio en la longitud de onda.

Como la luz es un tipo de onda electromagnética, la teoría determina que la oscilación de la luz no puede verse afectada por otros campos eléctricos o magnéticos estáticos. Sin embargo, las interacciones entre ciertos eventos exteriores, como la luz que viaja a través de un cristal, pueden tener un efecto. Según la teoría de las ondas electromagnéticas, los campos magnéticos que impactan la luz causarán el efecto Faraday y los campos eléctricos que impactan la luz causarán el efecto Kerr, una reducción de la velocidad de las ondas de luz.

La frecuencia es un aspecto muy importante de la teoría de ondas electromagnéticas. La oscilación de la onda se mide por hertz, la unidad de frecuencia. Un hertz es igual a una oscilación por segundo. Cuando una onda electromagnética, como en el caso de la luz, crea ondas a diferentes frecuencias, se considera un espectro.

Las pequeñas partículas de energía llamadas fotones son las unidades básicas de la radiación electromagnética. A medida que viajan los fotones, la onda sigue y crea una frecuencia proporcional a la partícula. Los átomos absorben los fotones, que a su vez excitan los electrones. Cuando el electrón alcanza un nivel de energía lo suficientemente alto, escapa a la atracción positiva del núcleo. Si el nivel de energía de los electrones disminuye, se emite un fotón de luz.

La teoría de la onda electromagnética establece que cualquier aceleración de una carga eléctrica o cambio en el campo magnético produce radiación. Esta radiación puede venir en forma de onda o partícula. La velocidad, la longitud de onda y la frecuencia son los factores asociados con las ondas. Las partículas contienen energía individualizada igual a la frecuencia. Independientemente del tipo, la radiación electromagnética viaja a la velocidad de la luz en el vacío. Este hecho llevó a Albert Einstein a establecer la teoría de la relatividad.