O que é a teoria das ondas eletromagnéticas?

O conceito conhecido como teoria das ondas eletromagnéticas teve origem no trabalho de James Clerk Maxwell e Heinrich Hertz. De acordo com as equações elétricas e magnéticas postuladas por Maxwell, os campos eletromagnéticos se assemelham a uma onda na estrutura e na ação. As ondas eletromagnéticas coincidem com a medição da velocidade da luz, transformando a luz em uma onda eletromagnética.

Os campos elétricos variam espacialmente e geram um campo magnético variável no tempo. Da mesma forma, os campos magnéticos farão o mesmo com os campos elétricos, fazendo com que os dois conceitos operem em uníssono. Juntos, os dois campos oscilarão e criarão uma onda eletromagnética.

As propriedades físicas da teoria das ondas eletromagnéticas assumem a forma de eletrodinâmica. Essa faceta da teoria significa que qualquer campo eletromagnético presente no mesmo espaço é considerado um campo vetorial, uma onda com direção e comprimento. Como tal, ele pode mesclar junto com outros campos de vetor. Por exemplo, quando uma onda eletromagnética afeta uma molécula, os átomos dentro dessa molécula começam a oscilar, emitindo suas próprias ondas eletromagnéticas, impactando a onda original. De acordo com a teoria das ondas eletromagnéticas, isso causará refração, alteração na velocidade ou difração, alteração no comprimento de onda.

Como a luz é um tipo de onda eletromagnética, a teoria determina que a oscilação da luz não pode ser afetada por outros campos elétricos ou magnéticos estáticos. No entanto, as interações entre certos eventos externos, como a luz viajando através de um cristal, podem ter efeito. De acordo com a teoria das ondas eletromagnéticas, os campos magnéticos que afetam a luz causam o efeito Faraday e os campos elétricos que afetam a luz causam o efeito Kerr, uma redução da velocidade das ondas de luz.

A frequência é um aspecto muito importante da teoria das ondas eletromagnéticas. A oscilação da onda é medida por hertz, a unidade de frequência. Um hertz é igual a uma oscilação por segundo. Quando uma onda eletromagnética, como no caso da luz, cria ondas em diferentes frequências, é considerada um espectro.

Pequenas partículas de energia chamadas fótons são as unidades básicas da radiação eletromagnética. À medida que os fótons viajam, a onda segue e cria uma frequência proporcional à partícula. Os fótons são absorvidos por átomos, que, por sua vez, excitam elétrons. Quando o elétron atinge um nível de energia alto o suficiente, ele escapa à atração positiva do núcleo. Se o nível de energia do elétron diminui, um fóton é emitido.

A teoria das ondas eletromagnéticas afirma que qualquer aceleração de uma carga elétrica ou alteração no campo magnético produz radiação. Essa radiação pode vir na forma de uma onda ou de uma partícula. Velocidade, comprimento de onda e frequência são os fatores associados às ondas. As partículas contêm energia individualizada igual à frequência. Independentemente do tipo, a radiação eletromagnética viaja à velocidade da luz no vácuo. Esse fato levou Albert Einstein a estabelecer a teoria da relatividade.