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Solución:
Está true que el campo eléctrico dentro de un conductor perfecto es cero. Pero considere lo que está sucediendo en la superficie del conductor.
Sólo podemos decir que existe un campo inducido, el cual es opuesto al incidente y vive en la superficie del conductor del conducto.
La onda electromagnética incidente mueve las cargas libres en el conductor que produce una corriente que luego crea un campo radiante que es la onda reflejada.
Sólo podemos decir que existe un campo inducido, el cual es opuesto al incidente y vive en la superficie del conductor del conducto.
Y este campo son cargas oscilantes en la superficie del conductor.
Y no se sigue que este campo inducido deba viajar fuera de la superficie en forma de onda reflejada.
Son estos campos inducidos (cambiantes) en la superficie los que luego causan la onda electromagnética reflejada.
Entonces, ¿cómo se puede deducir que existe una onda EM reflejada cuando una onda EM golpea un conductor perfecto?
Dado que el campo eléctrico dentro del conductor es cero, existe una impedancia infinita para la onda electromagnética justo en la superficie. Ahora bien, si tomamos la fase de la onda electromagnética en esta interfaz como $0$ grados (y dado que el conductor no permite campo eléctrico), debe haber una onda electromagnética con una fase opuesta de $180$ grados para cancelar la onda electromagnética incidente en la interfaz.
La presencia de una onda reflejada es simplemente una consecuencia de las ecuaciones de Maxwell y las condiciones de contorno impuestas a sus soluciones.
Cuando una onda incide sobre la interfaz conductora, puede probar cualquier solución que desee para lo que sucede con los campos electromagnéticos a ambos lados de la interfaz. Pero esos campos deben ser soluciones a las ecuaciones de Maxwell en (I) un buen conductor en un lado de la interfaz y (II) vacío (o lo que sea) en el lado de incidencia de la interfaz. En segundo lugar, las componentes de los campos eléctricos tangenciales a la interfaz deben ser continuas.
La impedancia muy baja en el conductor significa que el campo eléctrico es casi cero en el conductor, lo que significa que también debe ser casi cero en el lado de incidencia.
Entonces, ¿qué solución podríamos explorar para los campos en el lado de la incidencia? Si tratamos los campos como la suma de la onda incidente más alguna otra solución desconocida de las ecuaciones de Maxwell, entonces nuestras opciones son limitadas.
Sabemos que las soluciones a las ecuaciones de Maxwell en el vacío (o cualquier dieléctrico que sea) deben ser ondas electromagnéticas. Sabemos que para mantener el campo eléctrico en cero cerca de la interfaz, debe tener la misma frecuencia y amplitud que la onda incidente. Sabemos que esta onda debe transportar casi toda la energía de la onda incidente lejos de la interfase. Y sabemos que esta energía no viaja al conductor. Finalmente, sabemos que esta onda debe viajar con un ángulo específico (igual al ángulo de incidencia), porque de lo contrario no se cancelaría con la onda incidente a lo largo de la interfaz. Todo lo que nos queda es una onda de igual amplitud y frecuencia que viaja en la dirección opuesta (para una incidencia normal).
La explicación más sencilla es la siguiente. Para un conductor perfecto, la luz entrante hace que los electrones de conducción se desfasen 180 grados con ella. Estos electrones crean dos ondas que están desfasadas 180 grados con respecto al campo entrante. Uno se mueve junto con la onda entrante y la cancela más allá de la superficie del metal. La otra se mueve frente a ella y es la onda reflejada. Esto es lo que dicen las ecuaciones de Maxwell si la llamada carga ligada se usa como fuente del campo. Entonces Maxwell en el vacío pero con la corriente de conducción como fuente.
Alternativamente, la carga unida se puede absorber en un medio efectivo, caracterizado por una constante dieléctrica relativa no unitaria. Para encontrar la respuesta con este enfoque, debe usar las ecuaciones de Fresnel.
OP afirma que “no se sigue que este campo inducido deba viajar fuera de la superficie”. Esto se sigue de las ecuaciones de Maxwell.
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