Ona evanescente
Una ona evanescente és una ona estacionaria en un camp propenc en una intensitat que mostra una decaiguda exponencial en distància des del llímit en el qual l'ona es va produir. Les ones evanescentes són una propietat general de les equacions d'ones, i en principi poden ocórrer en qualsevol context en el qual les equacions d'una ona apliquen. Estes són formades en el llímit d'un mig en diferents propietats de moviment i són més intenses en un terç de la seua llongitut d'ona des de que escomença la seua formació. En particular les ones evanescentes poden ocórrer en processos òptics i atres formes de radiació electromagnètica, acústica, mecànica quàntica i les “ones de les cordes”.[1]
Aplicacions de les ones evanescentes
[editar | editar còdic]En òptica i acústica, les ones evanescentes són formades quan les ones viagen someses a una reflexió interna total a on el llímit és causat per colpejar un àngul superior al denominat àngul crític.[1] L'explicació física per a l'existència de les ones evanescentes és que els camps elèctrics i magnètics (Gradient de pressió en les ones acústiques) no poden ser discontinúa en un llímit, com deuria ser el cas si no hi ha un camp d'ones evanescentes. En mecànica quàntica, l'explicació física és exactament anàloga a la funció d'ona de Schrödinger que representa un moviment de partícules normal, per tant el llímit no pot ser discontinu en el llímit. Les ones evanescentes electromagnètiques han segut usades per a eixercir pressió de radiació òptica en chicotetes partícules en disposició per a atrapar-les per a experimentar en estes partícules, o per a disminuir la seua temperatura a un nivell molt baix, també per a allumenar objectes molt menuts com cèlules para microscopía (com en el microscopi de fluorescència de reflexió interna total). Les ones evanescentes d'una fibra òptica poden ser usades en un gas examinador, i les figures d'ones evanescentes representen en espectroscòpia infrarroja una tècnica coneguda com a reflectancia total atenuada. En ingenieria electrònica, les ones evanescentes són trobades en un camp propenc entre un terç de llongitut d'ona de qualsevol antena de ràdio. Durant una operació normal, una antena emet camps electromagnètics en la regió que es troba al voltant del camp propenc, i una regió del camp és reabsorbida, mentres que la sobrant és radiada com a ones electromagnètiques. En mecànica quàntica, en ser resolta l' equació de Schödinger de les ones evanescentes donen lloc al efecte túnel de l'ona mecànica.
En microscopia, l'informació continguda en les ones evanescentes que captura el sistema pot ser usada per a crear imàgens de superresolución. La matèria irradia tant ones electromagnètiques en propagació com evanescentes. Els sistemes òptics convencionals capturen solament l'informació en les ones que es propaguen per tant estan subjectes a un llímit de difracció. Els sistemes que capturen l'informació continguda en les ones evanescentes, com els superlentes i els microscopis escàner de camp propenc, poden superar el llímit de difracció. Estos sistemes estan llimitats per la precisa habilitat del sistema per a capturar les ones evanescentes.[2] La llimitació en esta resolució està donada per
| Símbol | Nom |
|---|---|
| ___MATH_1___ | Màxim vector d'ona que pot ser resolt |
| ___MATH_2___ | Distància entre l'objecte i el sensor |
| ___MATH_3___ | Mida del factor de calitat |
Dit generalment, les aplicacions pràctiques de les ones evanescentes poden ser classificades de la següent manera:
- Aquelles en les que l'energia associada en l'ona és usada per a excitar algun atre fenomen dins de la regió de l'espai a on l'ona original es torna evanescente. (per eixemple, com en el microscopi de fluorescència de reflexió interna total).
- Aquelles en les que les ones evanescentes agrupen dos mijos en els quals poden viajar les ones, i per lo tant permeten la transferència d'energia o d'una partícula entre els dos mijos (depenent de l'equació d'ona usada), encara que no siga permés que les ones viagen en la regió d'espai entre els dos mijos. Un eixemple d'això és l'efecte de túnel d'una ona mecànica, que és també conegut com el agrupamiento d'ones evanescentes.
Reflexió interna total de la llum
[editar | editar còdic]
Eixemple, considere la reflexió interna total en dos dimensions, en l'interfaç entre els mijos sobre l'eix x, la normal en l'eix i, i la polarisació polarisació en l'eix z. lo que un normalment esperaria que per als ànguls que conduïxen a la reflexió interna total, el resultat consistiria en una ona incident i una ona reflectida, sense cap ona transmesa, pero no hi ha cap resultat que obedixca les equacions de Maxwell. Les equacions de Maxwell en un mig dielèctric imponen una condició de llímit en la continuïtat per als components dels camps I||, H||, Di, i Bi per a la polarisació considerada en l'eixemple, les condicions en I|| i Bi són satisfetes si l'ona reflectida té la mateixa amplitut que l'incident, perque els components de les ones incident i reflectida se superponen destructivament. Els seus components Hx, com es va dir anteriorment, se superponen destruint-se, aixina que no hi ha cap solució que no implique una ona transmesa que no es desvanix. L'ona que és transmesa no pot ser una ona sinusoidal, ya que si lo fòra transmetria energia per fòra dels llímits, pero si l'ona incident i reflectida tenen la mateixa energia, açò violaria la llei de la conservació de l'energia. A partir d'açò es va concloure que l'ona transmesa deu ser una solució que no es desvanix de les equacions de Maxwell, que no és una ona viajant, i que les úniques solucions en un mig dielèctric són aquelles que decauen exponencialment: les ones evanescentes.
Matemàticament, les ones evanescentes poden ser caracterisades per un vector d'ona a on un o més dels components del vector tenen valors imaginaris. El fet de que este vector posseïxca components imaginaris, implica que pot tindre magnitut que és menor que els seus components reals. Si l'àngul d'incidència excedix l'àngul crític, llavors el vector d'ona de l'ona transmesa té la forma:
- ___MATH_4___
Que representa una ona evanescente perque el component i és imaginari. (Ací α i β són reals, i i representa l'unitat imaginària). Per eixemple, si la polarisació és perpendicular al pla d'incidència, el camp elèctric de qualsevol de les ones (incident, reflectida o transmesa) pot expressar-se com:
| Símbol | Nom |
|---|---|
| ___MATH_6___ | Vector unitari en la direcció z |
Substituint la forma evanescente del vector k (com es troba donat dalt), trobem que per a l'ona transmesa:
| Símbol | Nom |
|---|---|
| ___MATH_8___ | Atenuació constant |
| ___MATH_9___ | Propagació constant |
Referències
[editar | editar còdic]- Este artícul conté una traducció derivada de «Onda evanescente» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.