CAPITULO II ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

CAPITULO II

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

1. GENERALIDADES

Recordemos que un campo eléctrico variable produce un campo magnético y a la inversa, un campo magnético variable produce un campo eléctrico. Luego, cuando los campos eléctricos y magnéticos, varían con el tiempo, los 2 campos se relacionaron estrechamente constituyendo un campo electromagnético.

Si en un lugar del espacio se produce una perturbación en un campo electromagnético, esta perturbación se propaga por todo el espacio circundante, constituyendo una onda electromagnética.

Gran parte de los progresos tecnológicos del presente siglo están relacionados con el conocimiento de las ondas electromagnéticas. En particular la radio, la televisión, el celular, el radar y otros medios, están asociados con la transmisión de ondas electromagnéticas.

La guerra moderna depende de modo creciente del empleo de Sistemas de Armas, radares y comunicaciones, de gran complejidad técnica, la mayoría de los cuales utilizan de alguna manera energía electromagnética, siendo ésta, aquella forma de energía que se propaga a través de un medio en forma de ondas.

1. DEFINICION.-

Es el conjunto de ondas electromagnéticas que existen en el Universo, ordenadas y organizadas en forma continua, en  función de su frecuencia, longitud de onda, o la energía que transportan.

1. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS.-

Las ondas electromagnéticas están formadas por un campo magnético y un campo eléctrico, perpendiculares entre si, propagándose en cualquier medio, sin precisar de medios materiales para su propagación

En el vacío avanzan aproximadamente igual a la velocidad de la luz, 300.000 Km/seg.

Así las ondas electromagnéticas transportan energía sin que exista transporte de materia.

Las ondas de radiación electromagnética se componen de crestas y valles (convencionalmente las primeras hacia arriba y las segundas hacia abajo). La distancia entre dos crestas o valles., es la distancia que recorre una onda electromagnética, durante una oscilación o ciclo y se denomina longitud de onda (λ)

λ = c / f

λ = longitud de onda; c = 3 x 1.000.000 Km/s;

 f = frecuencia; 1 Hz = 1 ciclo / s

La frecuencia de la onda esta determinada por las veces que ella corta la línea de base o se repite, en la unidad de tiempo (casi siempre medida en segundos), Es tan importante que las propiedades de la radiación dependen de ella y esta dada en Hertz.

La amplitud de onda esta definida por la distancia que separa el pico de la cresta o valle de la línea de base (A). 

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1. DIVISIÓN DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

El espectro electromagnético, las ondas mas largas (longitudes desde metros a kilómetros) se encuentran en un extremo (Radio) y las mas cortas (longitudes de onda de una billonésima de metros), en el otro (Rayo Gamma), recorre desde las extremadamente bajas (de los campos electromagnéticos generados por las corrientes eléctricas que es de 50 y 60 Hz.), hasta las frecuencias extremadamente altas, como las de los rayos X (1000.000.000 Ghz.)

Conforme avanzamos en el espectro y aumenta la frecuencia, aumenta también la energía del campo electromagnético, lo que lleva a relacionar los efectos del campo electromagnético con su frecuencia. No es lo mismo estar expuesto a un campo de radio frecuencias, como las de la radio AM,  que exponerse a los rayos X.

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1. USO.-

Las características y uso de las distintas regiones del especto son los siguientes:

1. Las ondas audibles.

No deben confundirse las ondas sonoras (no electromagnéticas), con las ondas electromagnéticas capaces de producir ondas sonoras, previo el uso de un transductor electro acústico (auricular o altavoz)

En las emisiones de radio, las ondas sonoras o audibles, deben ser transformadas en el equipo emisor, en señales eléctricas de igual frecuencia para que puedan ser transmitidas, una vez efectuada esta transformación, y emitidas al espacio, deben nuevamente ser transformadas por el equipo receptor en ondas audibles.

A estas ondas les corresponden las longitudes de onda más largas (muchos Kilómetros), ya que su frecuencia esta comprendida entre los 20 Hz y los 10 Khz.

Sin embargo la velocidad de estas en el medio de propagación, el aire, es tan sólo de 333 m/s.

1. Las ondas de radiofrecuencia

Son las utilizadas en telecomunicaciones e incluyen las ondas de radio y televisión. Sus frecuencias oscila desde los 10 Khz hasta 109 Hz. Se generan mediante circuitos oscilantes. en la carga eléctrica en las antenas emisoras (dipolo radiantes).

Las ondas de radiofrecuencia y las microondas son especialmente útiles por que en esta pequeña región del espectro las señales producidas pueden penetrar las nubes, la niebla y las paredes. Estas son las frecuencias que se usan para las comunicaciones de radio, vía satélite y entre teléfonos móviles.

Organizaciones internacionales y los gobiernos elaboran normas para decidir que intervalos de frecuencias se usan para distintas actividades: entretenimiento, servicios públicos, defensa, etc.

Internacionalmente la región denominada AM comprende el intervalo de 30 kHz a 1600 kHz. La región denominada FM de 88 MHz a 108 MHz,  permite a las emisoras proporcionar una excelente calidad de sonido debido a la naturaleza de la modulación en frecuencia.

1. Las microondas

Se utilizan en las comunicaciones de la banda UHF (Ultra High Frecuency), en el radar, así como en el análisis de detalles muy finos de la estructura atómica y molecular., y en los hornos de las cocinas.

Su frecuencia va desde los mil millones de hercios hasta casi el billón. Se producen en oscilaciones dentro de un aparato llamado magnetrón, que es una cavidad resonante formada por dos imanes de disco en los extremos, donde los electrones emitidos por un cátodo son acelerados originado campos electromagnéticos oscilantes de la frecuencia de microondas.

1. La radiación infrarroja

Los rayos infrarrojos son emitidos por los cuerpos calientes. Los tránsitos energéticos implicados en rotaciones y vibraciones de las moléculas caen dentro de este rango de frecuencias.

Los visores nocturnos detectan  radiación emitida por los cuerpos a una temperatura de 37º.  

Sus frecuencias van desde 1011Hz a 4·1014 Hz.  

Nuestra piel también detecta el calor y por tanto las radiaciones infrarrojas.

Se subdivide en tres regiones, infrarrojo lejano, medio y cercano.

Los cuerpos calientes producen radiación infrarroja y tienen muchas aplicaciones en la industria, medicina, astronomía, etc.

1. La luz visible

Incluye una franja estrecha de frecuencias, los humanos tenemos sensores para detectarla ( los ojos, retina). Se originan en la aceleración de los electrones en los tránsitos energéticos entre órbitas permitidas.

Se ubica en frecuencias de 4·1014 Hz a 8·1014 Hz

Es una región muy estrecha pero la más importante, ya que nuestra retina es sensible a las radiaciones de estas frecuencias. Se subdivide en seis intervalos que definen los colores básicos (rojo, naranja, amarillo, verde, azul y violeta).

1. Radiación ultravioleta

Tiene el rango de energía que interviene en las reacciones químicas, es la principal componente de la radiación solar, al interaccionar con la atmósfera exterior la ionizan creando la ionosfera, ubicada a 80 Km. de altura

Comprende de 8·1014Hz a 1·1017Hz.

Los ultravioleta pueden destruir la vida y se emplean para esterilizar. Nuestra piel detecta la radiación ultravioleta y nuestro organismo se pone a fabricar melanina para protegernos de esta radiación. La capa de ozono nos protege de los UVA

Los átomos y moléculas sometidos a descargas eléctricas producen este tipo de radiación.

La radiación ultravioleta y rayos X producidos por el Sol interactúa con los átomos y moléculas presentes en la alta atmósfera produciendo gran cantidad de iones y electrones libres.

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