Ondas Electromagneticas

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

HISTORIA

El descubrimiento de las ondas electromagnéticas fue uno de los avances más importantes del siglo XIX. Cuando Maxwell postuló la existencia de estas ondas consiguió aclarar el problema de la naturaleza de la luz, y además unir la electricidad, el magnetismo y la óptica en una misma rama. Sin embargo no pudo demostrar su existencia, fue Hertz 20 años después, en 1887, el primero en producir ondas electromagnéticas y con ello confirmar las leyes de Maxwell

Las ondas electromagnéticas son las ondas producidas por la oscilación o la aceleración de una carga eléctrica. Este tipo de ondas tienen componentes eléctricos y magnéticos y se originan como consecuencia de dos efectos:

*Un campo magnético variable genera un campo eléctrico.

*Un campo eléctrico variable produce un campo magnético.

La principal característica de las ondas electromagnéticas es que se pueden propagar por el vacio (cosa que no ocurre con las ondas mecánicas). Gracias a que no necesitan un medio material para propagarse, estas ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar y llegar a la Tierra desde el Sol y las estrellas.

Otra característica de las ondas electromagnéticas es que son ondas transversales (es decir: la vibración de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación de la onda).

RAPIDEZ DE PROPAGACIÓN:

Independientemente de su frecuencia y longitud de onda, todas las ondas electromagnéticas se desplazan en el vacío a una velocidad c = 299.792,458 km/s.

La rapidez de propagación de las ondas electromagnéticas esta relacionada con la longitud de onda (λ) y con la frecuencia (f) mediante la siguiente fórmula:

c=λ•f

Teniendo en cuenta que la rapidez de propagación de las ondas es constante podemos deducir que cuanto mayor es la longitud de onda menor deberá ser frecuencia. Las longitudes de onda van desde billonésimas de metro hasta muchos kilómetros. La longitud de onda y la frecuencia de las ondas electromagnéticas son importantes para determinar su energía, su visibilidad, su poder de penetración y otras características.

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO (VISIBLE Y NO VISIBLE)

La radiación electromagnética se puede ordenar en un espectro que se extiende desde ondas de frecuencias muy elevadas (longitudes de onda pequeñas) hasta frecuencias muy bajas (longitudes de onda altas). La luz visible es sólo una pequeña parte del espectro electromagnético. Por orden decreciente de frecuencias (o creciente de longitudes de onda), el espectro electromagnético está compuesto por rayos gamma, rayos X duros y blandos, radiación ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos, microondas y ondas de radio. Los rayos gamma y los rayos X duros tienen una longitud de onda de entre 0,005 y 0,5 nanómetros (un nanómetro, o nm, es una millonésima de milímetro). Los rayos X blandos se solapan con la radiación ultravioleta en longitudes de onda próximas a los 50 nm. La región ultravioleta, a su vez, da paso a la luz visible, que va aproximadamente desde 400 hasta 800 nm. Los rayos infrarrojos o ‘radiación de calor’ se solapan con las frecuencias de radio de microondas, entre los 100.000 y 400.000 nm. Desde esta longitud de onda hasta unos 15.000 m, el espectro está ocupado por las diferentes ondas de radio; más allá de la zona de radio, el espectro entra en las bajas frecuencias, cuyas longitudes de onda llegan a medirse en decenas de miles de kilómetros.

-Rayos gamma: comprenden frecuencias mayores de 1•1019Hz. Se origina en los procesos de estabilización en el núcleo del átomo después de emisiones radiactivas. Su radiación es muy peligrosa para los seres vivos.

-Rayos X: Son producidos por electrones que saltan de órbitas internas en átomos pesados. Sus frecuencias van de 1'1•1017Hz a 1,1•1019Hz. Son peligrosos para la vida: una exposición prolongada produce cáncer.

-Ultravioleta: Comprende de 8•1014Hz a 1•1017Hz. Son producidas por saltos de electrones en átomos y moléculas excitados. Tiene el rango de energía que interviene en las reacciones químicas. El sol es una fuente poderosa de UVA ( rayos ultravioleta) los cuales al interaccionar con la atmósfera exterior la ionizan creando la ionosfera. 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 la radiación. La capa de ozono nos protege de los UVA.

-Luz visible: Incluye una franja estrecha de frecuencias, los humanos tenemos unos sensores para detectarla ( los ojos, retina, conos y bastones). Se originan en la aceleración de los electrones en los tránsitos energéticos entre órbitas permitidas. Entre 4•1014Hz y 8•1014Hz.

-Infrarrojos: Son emitidos por los cuerpos calientes. Los niveles energéticos implicados en rotaciones y vibraciones de las moléculas caen dentro de este rango de frecuencias. Los visores nocturnos detectan la radiación emitida por los cuerpos a una temperatura de 37 º .Sus frecuencias van desde 10 11Hz a 4•1014Hz. Nuestra piel también detecta el calor y por lo tanto las radiaciones infrarrojas.

-Microondas: Se utilizan en las comunicaciones del radar o la banda UHF (Ultra-High-Frecuency) 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. El magnetrón es una cavidad resonante formada por dos imanes de disco en los extremos, donde los electrones emitidos por un cátodo son acelerados originado los campos electromagnéticos oscilantes de la frecuencia de microondas.

-Ondas de radio: son las utilizadas en telecomunicaciones e incluyen las ondas de radio y televisión. Su frecuencia oscila desde unos pocos hercios hasta mil millones de hercios. Se originan en la oscilación de la carga eléctrica en las antenas emisoras (dipolo- radiantes).

Espectro electromagnético:

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