Hello dear hive community! 😉
¡Hola querida comunidad de hive! 😉
Reciban todos un cordial saludo, el día de hoy quiero iniciar un tema que desarrollaré a lo largo de varias publicaciones, juntos aprenderemos sobre diversos elementos necesarios para entender un poco sobre la luz y su comportamiento.
Greetings to all. Today I would like to begin a topic that I will develop over several posts. Together we will learn about various elements necessary to understand a little about light and its behavior.
Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes Canva // Image made with the graphic design and image composition website Canva.
En realidad la luz es lo único que nuestros ojos pueden observar, pero ¿Qué es la luz? Si lo analizamos desde la cotidianidad y lo simple sabemos que es nuestra fuente principal de luz es el sol, y como fuente secundaria se encuentra el cielo. No obstante, se encuentran otras fuentes como lo son el fuego, los bombillos, el gas resplandeciente, los leds, los tubos fluorescentes. Pero si desarrollamos un poco más su origen, la luz proviene del movimiento acelerado de electrones, es un fenómeno electromagnético y es un resultado diminuto de un fenómeno mucho mayor… una amplia gama de ondas electromagnéticas conocido como espectro electromagnético.
Comencemos entonces este interesante tema aprendiendo acerca de las ondas electromagnéticas; para una mejor comprensión imaginemos algo: si tomamos un palillo y agitamos su extremo dentro del agua en reposo, el resultado será la producción de una onda en su superficie. De la misma manera, si agitamos una vara con carga de un lado al otro dentro de un espacio vacío se producen ondas electromagnéticas en el espacio; esto es debido a que la carga en movimiento es una corriente eléctrica. Sin embargo, existen algunas interrogantes muy interesantes, ¿Qué rodea a una corriente eléctrica? La respuesta es que la rodea un campo magnético, y si la corriente eléctrica cambia, también lo hace su campo magnético.
Pero es importante acotar, que un campo magnético que cambia genera un campo eléctrico, a esto se le conoce como inducción electromagnética. Si el campo magnético oscila, el campo eléctrico también oscila, y ¿Qué sucede con un campo eléctrico que oscila? Allí recurrimos a las teorías de Maxwell y su contraparte a la ley de Faraday de la inducción electromagnética, entonces este hecho induce un campo magnético que oscila. Esto quiere decir, que los campos eléctricos y magnéticos que vibran se regeneran entre sí y forman una onda electromagnética, que se aleja de la carga vibratoria. Ocurre que sólo tiene una rapidez, con la cual los campos eléctrico y magnético conservan un equilibrio perfecto, estos se refuerzan entre sí mientras transportan energía por el espacio. Observemos la imagen a continuación.
In reality, light is the only thing our eyes can see, but what is light? If we analyze it from an everyday and simple perspective, we know that our main source of light is the sun, and our secondary source is the sky. However, there are other sources such as fire, light bulbs, glowing gas, LEDs, and fluorescent tubes. But if we explore its origin a little further, light comes from the accelerated movement of electrons. It is an electromagnetic phenomenon and a tiny result of a much larger phenomenon... a wide range of electromagnetic waves known as the electromagnetic spectrum.
Let's begin this interesting topic by learning about electromagnetic waves. To better understand this, let's imagine something: if we take a stick and wave its end in still water, the result will be the production of a wave on the surface. In the same way, if we wave a charged rod from side to side in empty space, electromagnetic waves are produced in the space; this is because the moving charge is an electric current. However, there are some very interesting questions: What surrounds an electric current? The answer is that it is surrounded by a magnetic field, and if the electric current changes, so does its magnetic field.
However, it is important to note that a changing magnetic field generates an electric field, which is known as electromagnetic induction. If the magnetic field oscillates, the electric field also oscillates, and what happens to an oscillating electric field? Here we turn to Maxwell's theories and their counterpart, Faraday's law of electromagnetic induction, which states that this fact induces an oscillating magnetic field. This means that the vibrating electric and magnetic fields regenerate each other and form an electromagnetic wave that moves away from the vibrating charge. It happens that it only has one speed, at which the electric and magnetic fields maintain a perfect balance, reinforcing each other as they transport energy through space. Let's look at the image below.
Ahora bien, pero ¿Cómo es la velocidad de una onda electromagnética? Primero veamos un ejemplo simple, cuando una nave espacial viaja ella puede aumentar o disminuir su rapidez a pesar de que los motores se apaguen, esto ocurre porque la puede acelerar hacia adelante o hacia atrás. Sin embargo, una onda electromagnética que viaja por el espacio nunca cambia su rapidez, y no es que la gravedad no actúe sobre ella, en realidad si lo hace, solamente que la gravedad solo puede cambiar la frecuencia de la luz, o desviarla pero jamás cambiará su rapidez. La luz se mantiene en movimiento con la misma rapidez en el espacio vacío debido a la inducción electromagnética y la conservación de la energía.
No obstante, si la luz viaja más despacio en cada instante, esto generaría un campo eléctrico cambiante y a su vez un campo magnético más débil, que de la misma manera generaría un campo eléctrico más débil, y así sucesivamente, hasta que la onda desapareciera. En consecuencia no se transferirá energía de un lugar a otro, así que la luz no puede desacelerar. Pero, si por el contrario la luz aumentara su rapidez, su campo eléctrico cambiante generaría un campo magnético más intenso, a su vez un campo eléctrico más intenso, esto alcanzaría una intensidad de campo cada vez mayor y también una energía cada vez mayor, que es imposible según el principio de la conservación de la energía.
Now, what is the speed of an electromagnetic wave? First, let's look at a simple example. When a spacecraft travels, it can increase or decrease its speed even if the engines are turned off. This happens because it can accelerate forward or backward. However, an electromagnetic wave traveling through space never changes its speed, and it is not that gravity does not act on it; in fact, it does, but gravity can only change the frequency of light or deflect it, but it will never change its speed. Light continues to move at the same speed in empty space due to electromagnetic induction and the conservation of energy.
However, if light traveled slower at each instant, this would generate a changing electric field and, in turn, a weaker magnetic field, which would also generate a weaker electric field, and so on, until the wave disappeared. As a result, no energy would be transferred from one place to another, so light cannot slow down. But if, on the contrary, light increased its speed, its changing electric field would generate a more intense magnetic field, which in turn would generate a more intense electric field, reaching an ever-increasing field intensity and also an ever-increasing energy, which is impossible according to the principle of energy conservation.
Source
Solamente existe una rapidez en la que la inducción mutua continúa en forma indefinida, en la que no se pierde ni se gana energía. Dicha rapidez fue calculada por James Maxwell quien calculó el valor de la rapidez crítica, la cual es 300.000 km/s para dichos cálculos Maxwell solo utilizó las constantes de su ecuación, que fueron determinadas mediantes experimentos sencillos usando campos eléctricos y magnéticos, de esta manera no uso la rapidez de la luz o sería más bien que encontró la rapidez de la luz.
A través de estas experiencias, Maxwell cayó en cuenta que había descubierto la solución a uno de los grandes misterios del Universo, el cual es la naturaleza de la luz. Él llegó a la conclusión que la luz visible es radiación electromagnética dentro de un determinado intervalo de frecuencias de 4,3 por 10 elevado a la 14 a 7 por 10 elevado a la 14 vibraciones por segundo. Estas ondas activan las antenas eléctricas de la retina, las ondas de menor frecuencia se ven rojas y las de alta se ven violetas. Otra de las conclusiones halladas por Maxwell es que la radiación electromagnética de cualquier frecuencia se propaga con la misma rapidez que la luz visible.
There is only one speed at which mutual induction continues indefinitely, at which no energy is lost or gained. This speed was calculated by James Maxwell, who calculated the value of the critical speed, which is 300,000 km/s. For these calculations, Maxwell only used the constants from his equation, which were determined through simple experiments using electric and magnetic fields. In this way, he did not use the speed of light, or rather, he discovered the speed of light.
Through these experiments, Maxwell realized that he had discovered the solution to one of the great mysteries of the universe, which is the nature of light. He concluded that visible light is electromagnetic radiation within a certain frequency range of 4.3 x 10 to the power of 14 to 7 x 10 to the power of 14 vibrations per second. These waves activate the electrical antennas of the retina; lower frequency waves appear red and higher frequency waves appear violet. Another conclusion reached by Maxwell is that electromagnetic radiation of any frequency propagates at the same speed as visible light.
Ya para despedirme espero que el tema sea del agrado de los lectores y deseo ver en los comentarios sus opiniones y aportes significativos que ayuden a la ampliación del tema y que genere un debate crítico y enriquecedor para la satisfactoria divulgación del conocimiento científico
In closing, I hope that the topic is to the readers' liking and I hope to see in the comments your opinions and significant contributions that will help to broaden the topic and generate a critical and enriching debate for the satisfactory dissemination of scientific knowledge.
Referencias
Halliday, D; Resnick, R & Krane K. (1999). Física Volumen 2. Compañía Editorial Continental: México.
Hewitt, P. (2007). Física Conceptual. Pearson Educación: México.
References
Halliday, D; Resnick, R & Krane K. (1999). Physics Volume 2. Continental Publishing Company: Mexico.
Hewitt, P. (2007). Conceptual Physics. Pearson Education: Mexico.
Translator Deepl
