Onda electromagnética
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Para los aspectos más generales, véase radiación electromagnética.
Las ondas electromagnéticas son transversales; las direcciones de los campos eléctrico y magnético son perpendiculares a la de propagación.
Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio, y sus aspectos teóricos están relacionados con la solución en forma de onda que admiten las ecuaciones de Maxwell. A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse; es decir, pueden desplazarse por el vacío.
Las ondas luminosas son ondas electromagnéticas cuya frecuencia está dentro del rango de la luz visible.
Historia del descubrimiento [editar]
James Clerk Maxwell fue el primero en hacer la observación teórica de que un campo electromagnético variable admite una solución cuya ecuación de movimiento se corresponde a la de una onda. Eso sugería que el campo electromagnético era susceptible de propagarse en forma de ondas, tanto en un medio material como en el vacío. Esas observaciones llevaron a Maxwell a proponer que la luz visible realmente está formada por ondas electromagnéticas. La trascendencia de la teoría de Maxwell estriba en que proporcionaba una descripción matemática del comportamiento general de la luz. En particular este modelo describe con exactitud como se puede propagar la energía en forma de radiación por el espacio en forma de vibración de campos eléctricos y magnéticos. Sin embargo, las propuestas de Maxwell ocasionaron cierto debate, especialmente dos cuestiones:
- La posibilidad de la propagación de las ondas en el vacío suscitó ciertas dudas en su momento. Ya que la idea de que una onda se propagara de forma autosostenida en el vacío resultaba extraña, razón por la cual años antes había nacido la teoría del éter.
- Además las ecuaciones de Maxwell sugerían que la velocidad de propagación en el vacío era constante, para todos los observadores. Eso llevo a interpretar la velocidad de propagación constante de las ondas electromagnéticas como la velocidad a la que se propagaban las ondas respecto a un supuesto éter inmóvil que sería un medio material muy sutil que invadiría todo el universo. Sin embargo, el famoso experimento de Michelson y Morley descartó la existencia del éter y quedó inexplicado hasta que Albert Einstein, Poincaré, H. Lorentz y otros, explicarían la constancia de la velocidad de la luz como una constante de las leyes de la Física. (la teoría especial de la relatividad extiende la constante de propagación de la luz a todo fenómeno físico, no sólo las ondas electromagnéticas).
Sin embargo a pesar de todas esas cuestiones los primeros experimentos para detectar físicamente las ondas electromagnéticas, diferentes de la luz, fueron llevados a cabo por Heinrich Hertz en 1888, gracias a que fue el primero en construir un aparato que emitía y detectaba ondas electromagnéticas VHF y UHF.
Ecuación de ondas [editar]
Las ecuaciones anteriores describen una onda con factores de atenuación dependientes de σ que se propaga a una velocidad 
. Cuando la onda se propaga en el vacío σ = 0 y la ecuación se reduce a la ecuación de ondas común:
Espectro electromagnético
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Diagrama del espectro electromagnético, mostrando el tipo, longitud de onda con ejemplos, frecuencia y temperatura de emisión de cuerpo negro.
Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre éste, como la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.
El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del Universo (véase Cosmología física) aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.
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Rango energético del espectro [editar]
El espectro electromagnético cubre longitudes de onda muy variadas. Existen frecuencias de 30 Hz y menores que son relevantes en el estudio de ciertas nebulosas.[1] Por otro lado se conocen frecuencias cercanas a 2,9×1027 Hz, que han sido detectadas provenientes de fuentes astrofísicas.[2]
La energía electromagnética en una particular longitud de onda λ (en el vacío) tiene una frecuencia f asociada y una energía de fotón E. Por tanto, el espectro electromagnético puede ser expresado igualmente en cualquiera de esos términos. Se relacionan en las siguientes ecuaciones:
, o lo que es lo mismo 
, o lo que es lo mismo 
Donde 
(velocidad de la luz) y 
es la constante de Planck, 
.
Por lo tanto, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y mucha energía mientras que las ondas de baja frecuencia tienen grandes longitudes de onda y poca energía.
Por lo general, las radiaciones electromagnéticas se clasifican en base a su longitud de onda en ondas de radio, microondas, infrarrojos, visible –que percibimos como luz visible– ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
El comportamiento de las radiaciones electromagnéticas depende de su longitud de onda. Cuando la radiación electromagnética interactúa con átomos y moléculas puntuales, su comportamiento también depende de la cantidad de energía por quantum que lleve. Al igual que las ondas de sonido, la radiación electromagnética puede dividirse en octavas.[3]
La espectroscopía puede detectar una región mucho más amplia del espectro electromagnético que el rango visible de 400 nm a 700 nm. Un espectrómetro de laboratorio común y corriente detecta longitudes de onda de 2 a 2500 nm.
Bandas del espectro electromagnético [editar]
Para su estudio, el espectro electromagnético se divide en segmentos o bandas, aunque esta división es inexacta. Existen ondas que tienen una frecuencia, pero varios usos, por lo que algunas frecuencias pueden quedar en ocasiones incluidas en dos rangos.
| Banda | Longitud de onda (m) | Frecuencia (Hz) | Energía (J) |
| < 10 pm | > 30,0 EHz | > 20·10−15 J | |
| < 10 nm | > 30,0 PHz | > 20·10−18 J | |
| Ultravioleta extremo | < 200 nm | > 1,5 PHz | > 993·10−21 J |
| Ultravioleta cercano | < 380 nm | > 789 THz | > 523·10−21 J |
| < 780 nm | > 384 THz | > 255·10−21 J | |
| Infrarrojo cercano | < 2,5 µm | > 120 THz | > 79·10−21 J |
| Infrarrojo medio | < 50 µm | > 6,00 THz | > 4·10−21 J |
| Infrarrojo lejano/submilimétrico | < 1 mm | > 300 GHz | > 200·10−24 J |
| < 30 cm | > 1 GHz | > 2·10−24 J | |
| < 1 m | > 300 MHz | > 19.8·10−26 J | |
| < 10 m | > 30 MHz | > 19.8·10−28 J | |
| < 180 m | > 1,7 MHz | > 11.22·10−28 J | |
| < 650 m | > 650 kHz | > 42.9·10−29 J | |
| < 10 km | > 30 kHz | > 19.8·10−30 J | |
| > 10 km | < 30 kHz | < 19.8·10−30 J |
Radiofrecuencia [editar]
Artículo principal: Radiofrecuencia
En radiocomunicaciones, los rangos se abrevian con sus siglas en inglés. Los rangos son:
| Nombre | Abreviatura inglesa | Banda ITU | Frecuencias | Longitud de onda |
| Inferior a 3 Hz | > 100.000 km | |||
| Extra baja frecuencia Extremely low frequency | ELF | 1 | 3-30 Hz | 100.000 km – 10.000 km |
| Super baja frecuencia Super low frequency | SLF | 2 | 30-300 Hz | 10.000 km – 1000 km |
| Ultra baja frecuencia Ultra low frequency | ULF | 3 | 300–3000 Hz | 1000 km – 100 km |
| Muy baja frecuencia Very low frequency | VLF | 4 | 3–30 kHz | 100 km – 10 km |
| Baja frecuencia Low frequency | LF | 5 | 30–300 kHz | 10 km – 1 km |
| Media frecuencia Medium frequency | MF | 6 | 300–3000 kHz | 1 km – 100 m |
| Alta frecuencia High frequency | HF | 7 | 3–30 MHz | 100 m – 10 m |
| Muy alta frecuencia Very high frequency | VHF | 8 | 30–300 MHz | 10 m – 1 m |
| Ultra alta frecuencia Ultra high frequency | UHF | 9 | 300–3000 MHz | 1 m – 100 mm |
| Super alta frecuencia Super high frequency | SHF | 10 | 3-30 GHz | 100 mm – 10 mm |
| Extra alta frecuencia Extremely high frequency | EHF | 11 | 30-300 GHz | 10 mm – 1 mm |
| Por encima de los 300 GHz | < 1 mm |
- Frecuencias extremadamente bajas: Llamadas ELF (Extremely Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de 3 a 30 Hz. Este rango es equivalente a aquellas frecuencias del sonido en la parte más baja (grave) del intervalo de percepción del oído humano. Cabe destacar aquí que el oído humano percibe ondas sonoras, no electromagnéticas, sin embargo se establece la analogía para poder hacer una mejor comparación.
- Frecuencias super bajas: SLF (Super Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de 30 a 300 Hz. En este rango se incluyen las ondas electromagnéticas de frecuencia equivalente a los sonidos graves que percibe el oído humano típico.
- Frecuencias ultra bajas: ULF (Ultra Low Frequencies), son aquellas en el intervalo de 300 a 3000 Hz. Este es el intervalo equivalente a la frecuencia sonora normal para la mayor parte de la voz humana.
- Frecuencias muy bajas: VLF, Very Low Frequencies. Se pueden incluir aquí las frecuencias de 3 a 30 kHz. El intervalo de VLF es usado típicamente en comunicaciones gubernamentales y militares.
- Frecuencias bajas: LF, (Low Frequencies), son aquellas en el intervalo de 30 a 300 kHz. Los principales servicios de comunicaciones que trabajan en este rango están la navegación aeronáutica y marina.
- Frecuencias medias: MF, Medium Frequencies, están en el intervalo de 300 a 3000 kHz. Las ondas más importantes en este rango son las de radiodifusión de AM (530 a 1605 kHz).
- Frecuencias altas: HF, High Frequencies, son aquellas contenidas en el rango de 3 a 30 MHz. A estas se les conoce también como "onda corta". Es en este intervalo que se tiene una amplia gama de tipos de radiocomunicaciones como radiodifusión, comunicaciones gubernamentales y militares. Las comunicaciones en banda de radioaficionados y banda civil también ocurren en esta parte del espectro.
- Frecuencias muy altas: VHF, Very High Frequencies, van de 30 a 300 MHz. Es un rango popular usado para muchos servicios, como la radio móvil, comunicaciones marinas y aeronáuticas, transmisión de radio en FM (88 a 108 MHz) y los canales de televisión del 2 al 12 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)]. También hay varias bandas de radioaficionados en este rango.
- Frecuencias ultra altas: UHF, Ultra High Frequencies, abarcan de 300 a 3000 MHz, incluye los canales de televisión de UHF, es decir, del 21 al 69 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)] y se usan también en servicios móviles de comunicación en tierra, en servicios de telefonía celular y en comunicaciones militares.
- Frecuencias super altas: SHF, Super High Frequencies, son aquellas entre 3 y 30 GHz y son ampliamente utilizadas para comunicaciones vía satélite y radioenlaces terrestres. Además, pretenden utilizarse en comunicaciones de alta tasa de transmisión de datos a muy corto alcance mediante UWB. También son utilizadas con fines militares, por ejemplo en radares basados en UWB.
- Frecuencias extremadamente altas: EHF, Extrematedly High Frequencies, se extienden de 30 a 300 GHz. Los equipos usados para transmitir y recibir estas señales son más complejos y costosos, por lo que no están muy difundidos aún.
Existen otras formas de clasificar las ondas de radiofrecuencia.
Microondas [editar]
Artículo principal: Microondas
Cabe destacar que las frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, son llamadas microondas. Estas frecuencias abarcan parte del rango de UHF y todo el rango de SHF y EHF. Estas ondas se utilizan en numerosos sistemas, como múltiples dispositivos de transmisión de datos, radares y hornos microondas.
| Bandas de frecuencia de microondas | |||||||||||||||
| Banda | |||||||||||||||
| Inicio (GHZ) | 0,2 | 1 | 2 | 4 | 8 | 12 | 18 | 26,5 | 30 | 40 | 50 | 60 | 75 | 90 | 110 |
| Final (GHZ) | 1 | 2 | 4 | 8 | 12 | 18 | 26,5 | 40 | 50 | 60 | 75 | 90 | 110 | 140 | 170 |
Infrarrojo [editar]
Artículo principal: Radiación infrarroja
Las ondas infrarrojas están en el rango de 0,7 a 100 micrómetros. La radiación infrarroja se asocia generalmente con el calor. Éstas son producidas por cuerpos que generan calor, aunque a veces pueden ser generadas por algunos diodos emisores de luz y algunos láseres.
Las señales son usadas para algunos sistemas especiales de comunicaciones, como en astronomía para detectar estrellas y otros cuerpos y para guías en armas, en los que se usan detectores de calor para descubrir cuerpos móviles en la oscuridad. También se usan en los controles remotos de los televisores, en los que un transmisor de estas ondas envía una señal codificada al receptor del televisor. En últimas fechas se ha estado implementando conexiones de área local LAN por medio de dispositivos que trabajan con infrarrojos, pero debido a los nuevos estándares de comunicación estas conexiones han perdido su versatilidad.
Espectro visible [editar]
Artículo principal: Espectro visible
Espectro electromagnético.
|
| |
| 380–450 nm | |
| 450–495 nm | |
| 495–570 nm | |
| 570–590 nm | |
| 590–620 nm | |
| 620–750 nm |
Por encima de la frecuencia de las radiaciones infrarrojas tenemos lo que comúnmente llamamos luz. Es un tipo especial de radiación electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de 0,4 a 0,8 micrómetros. La unidad usual para expresar las longitudes de onda es el Angstrom. Los intervalos van desde los 8.000 Å(rojo) hasta los 4.000 Å (violeta), donde la onda más corta es la del color violeta.
La luz puede usarse para diferentes tipos de comunicaciones. Las ondas de luz pueden modularse y transmitirse a través de fibras ópticas, lo cual representa una ventaja pues con su alta frecuencia es capaz de llevar más información.
Por otro lado, las ondas de luz pueden transmitirse en el espacio libre, usando un haz visible de láser.
Ultravioleta [editar]
Artículo principal: Radiación ultravioleta
La luz ultravioleta cubre el intervalo de 4 a 400 nm. El Sol es una importante fuente emisora de rayos en esta frecuencia, los cuales causan cáncer de piel a exposiciones prolongadas. Este tipo de onda no se usa en las telecomunicaciones, sus aplicaciones son principalmente en el campo de la medicina.
Rayos X [editar]
Artículo principal: Rayos X
La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas fotográficas. La longitud de onda está entre 10 a 0,1 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).
Rayos gamma [editar]
Artículo principal: Rayos gamma
La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos radioactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación de tal magnitud también es producida en fenómenos astrofísicos de gran violencia.
Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa o beta. Dada su alta energía pueden causar grave daño al núcleo de las células, por lo que son usados para esterilizar equipos médicos y alimentos.
Véase también [editar]
Referencias [editar]
- ↑ J. J. Condon y S. M. Ransom. «Essential Radio Astronomy: Pulsar Properties». National Radio Astronomy Observatory. Consultado el 5 de enero de 2008.
- ↑ A. A. Abdo; B. Allen; D. Berley; E. Blaufuss; S. Casanova; C. Chen; D. G. Coyne; R. S. Delay; B. L. Dingus; R. W. Ellsworth; L. Fleysher; R. Fleysher; I. Gebauer; M. M. Gonzalez; J. A. Goodman; E. Hays; C. M. Hoffman; B. E. Kolterman; L. A. Kelley; C. P. Lansdell; J. T. Linnemann; J. E. Mc Enery; A. I. Mincer; I. V. Moskalenko; P. Nemethy; D. Noyes; J. M. Ryan&#x A;;&#x A; F. W. Samuelson&#x A;;&#x A; P. M. Saz Parkinson; M. Schneider; A. Shoup&#x A;;&#x A; G. Sinnis&#x A;;&#x A; A. J. Smith; A. W. Strong; G. W. Sullivan; V. Vasileiou; G. P. Walker; D. A. Williams; X. W. Xu; G. B. Yodh (2007 March 20). «Discovery of TeV Gamma‐Ray Emission from the Cygnus Region of the Galaxy» The Astrophysical Journal Letters. Vol. 658. pp. L33. DOI 10.1086/513696.
- ↑ Isaac Asimov, Isaac Asimov's Book of Facts. Hastingshouse/Daytrips Publ., 1992. Página 389.
Bibliografía [editar]
- Frenzel, Louis L. (mayo de 2003). Sistemas electrónicos de comunicaciones, Tercera reimpresión edición, México D.F.: Alfaomega, pp. 21 a 23. ISBN 970-15-0641-3.
Radiación electromagnética
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Para los aspectos teóricos, véase onda electromagnética.
La radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de otros tipos de onda, como el sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío. En el siglo XIX se pensaba que existía una sustancia indetectable, llamada éter, que ocupaba el vacío y servía de medio de propagación de las ondas electromagnéticas. El estudio teórico de la radiación electromagnética se denomina electrodinámica y es un subcampo del electromagnetismo.
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Ecuaciones de Maxwell [editar]
Maxwell asoció varias ecuaciones, actualmente denominadas ecuaciones de Maxwell, de las que se desprende que un campo eléctrico variable en el tiempo genera un campo magnético y, recíprocamente, la variación temporal del campo magnético genera un campo eléctrico. Se puede visualizar la radiación electromagnética como dos campos que se generan mutuamente, por lo que no necesitan de ningún medio material para propagarse. Las ecuaciones de Maxwell también predicen la velocidad de propagación en el vacío (que se representa c, por la velocidad de la luz, con un valor de 299.792.458 m/s), y su dirección de propagación (perpendicular a las oscilaciones del campo eléctrico y magnético que, a su vez, son perpendiculares entre sí).
Dualidad onda-corpúsculo [editar]
Artículo principal: Dualidad onda corpúsculo
Dependiendo del fenómeno estudiado, la radiación electromagnética se puede considerar no como una serie de ondas sino como un chorro o flujo de partículas, llamadas fotones. Esta dualidad onda-corpúsculo hace que cada fotón tenga una energía directamente proporcional a la frecuencia de la onda asociada, dada por la relación de Planck:
donde E es la energía del fotón, h es la constante de Planck y ν es la frecuencia de la onda.
Valor de la constante de Planck
Así mismo, considerando la radiación electromagnética como onda, la longitud de onda λ y la frecuencia de oscilación ν están relacionadas por una constante, la velocidad de la luz en el medio (c en el vacío):
A mayor longitud de onda menor frecuencia (y menor energía según la relación de Plank).
Espectro electromagnético [editar]
Artículo principal: Espectro electromagnético
Atendiendo a su longitud de onda, la radiación electromagnética recibe diferentes nombres, y varía desde los energéticos rayos gamma (con una longitud de onda del orden de picómetros) hasta las ondas de radio (longitudes de onda del orden de kilómetros), pasando por el espectro visible (cuya longitud de onda está en el rango de las décimas de micrómetro). El rango completo de longitudes de onda es lo que se denomina el espectro electromagnético.
El espectro visible es un minúsculo intervalo que va desde la longitud de onda correspondiente al color violeta (aproximadamente 400 nanómetros) hasta la longitud de onda correspondiente al color rojo (aproximadamente 700 nm).
En telecomunicaciones se clasifican las ondas mediante un convenio internacional de frecuencias en función del empleo al que están destinadas:
| Clasificación de las ondas en telecomunicaciones | |||
| Sigla | Rango | Denominación | Empleo |
| 10 kHz a 30 kHz | Muy baja frecuencia | Radio gran alcance | |
| 30 kHz a 300 kHz | Baja frecuencia | Radio, navegación | |
| 300 kHz a 3 MHz | Frecuencia media | Radio de onda media | |
| 3 MHz a 30 MHz | Alta frecuencia | Radio de onda corta | |
| 30 MHz a 300 MHz | Muy alta frecuencia | ||
| 300 MHz a 3 GHz | Ultra alta frecuencia | TV, radar, telefonía móvil | |
| 3 GHz a 30 GHz | Super alta frecuecia | Radar | |
| 30 GHz a 300 GHz | Extra alta frecuencia | Radar |
Fenómenos asociados a la radiación electromagnética [editar]
Interacción entre radiación electromagnética y conductores [editar]
Cuando un alambre o cualquier objeto conductor, tal como una antena, conduce corriente alterna, la radiación electromagnética se propaga en la misma frecuencia que la corriente.
De forma similar, cuando una radiación electromagnética incide en un conductor eléctrico, hace que los electrones de su superficie oscilen, generándose de esta forma una corriente alterna cuya frecuencia es la misma que la de la radiación incidente. Este efecto se usa en las antenas, que pueden actuar como emisores o receptores de radiación electromagnética.
Estudios mediante análisis del espectro electromagnético [editar]
Se puede obtener mucha información acerca de las propiedades físicas de un objeto a través del estudio de su espectro electromagnético, ya sea por la luz emitida (radiación de cuerpo negro) o absorbida por él. Esto es la espectroscopia y se usa ampliamente en astrofísica. Por ejemplo, los átomos de hidrógeno tienen una frecuencia natural de oscilación, por lo que emiten ondas de radio, las cuales tiene una longitud de onda de 21,12 cm.
Penetración de la radiación electromagnética [editar]
En función de la frecuencia, las ondas electromagnéticas pueden no atravesar medios conductores. Esta es la razón por la cual las transmisiones de radio no funcionan bajo el mar y los teléfonos móviles se queden sin cobertura dentro de una caja de metal. Sin embargo, como la energía ni se transforma, cuando una onda electromagnética choca con un conductor pueden suceder dos cosas. La primera es que se transformen en calor: este efecto tiene aplicación en los hornos de microondas. La segunda es que se reflejen en la superficie del conductor (como en un espejo).
Refracción [editar]
La velocidad de propagación de la radiación electromagnética en el vacío es c. La teoría electromagnética establece que:
siendo ε0 y μ0 la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética del vacío respectivamente.
En un medio material la permitividad eléctrica ε tiene un valor diferente a ε0. Lo mismo ocurre con la permeabilidad magnética μ y, por tanto, la velocidad de la luz en ese medio v será diferente a c. La velocidad de propagación de la luz en medios diferentes al vacío es siempre inferior a c.
Cuando la luz cambia de medio experimenta una desviación que depende del ángulo con que incide en la superficie que separa ambos medios. Se habla, entonces, de ángulo incidente y ángulo de transmisión. Este fenómeno, denominado refracción, es claramente apreciable en la desviación de los haces de luz que inciden en el agua. La velocidad de la luz en un medio se puede calcular a partir de su permitividad eléctrica y de su permeabilidad magnética de la siguiente manera:
Dispersión [editar]
Dispersión de la luz blanca en un prisma.
La permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética de un medio diferente del vacío dependen, además de la naturaleza del medio, de la longitud de onda de la radiación. De esto se desprende que la velocidad de propagación de la radiación electromagnética en un medio depende también de la longitud de onda de dicha radiación. Por tanto, la desviación de un rayo de luz al cambiar de medio será diferente para cada color (para cada longitud de onda). El ejemplo más claro es el de un haz de luz blanca que se "descompone" en colores al pasar por un prisma. La luz blanca es realmente la suma de haces de luz de distintas longitudes de onda, que son desviadas de manera diferente. Este fenómeno se llama dispersión. Es el causante de la aberración cromática, el halo de colores que se puede apreciar alrededor de los objetos al observarlos con instrumentos que utilizan lentes como prismáticos o telescopios.
Véase también [editar]
ANEXO:
Las ondas electromagnéticas
Con este texto pretendo explicar de una manera sencilla cómo funcionan las ondas electromagnéticas y la razón de su existencia, mi mayor interés dentro del mundo de la electrónica está centrado en las comunicaciones sin cables, por ello el artículo va a ir encaminado por esa vía, no obstante, las ondas electromagnéticas tienen una infinidad de utilidades más.
- ¿Qué es una onda electromagnética?
- ¿Cómo libera un electrón esa radiación?
- Características de una onda electromagnética
- Clasificación de las ondas electromagnéticas
¿Qué es una onda electromagnética?
Una onda electromagnética es la forma con la que la energía (radiación electromagnética) se propaga por el espacio gracias a que los electrones las liberan en unas ciertas condiciones, gracias a esto son posibles tecnologías como Bluethoot, WiFi, FM, CB, PMR y muchas más que necesiten enviar información a través del espacio.
¿Cómo libera un electrón esa radiación?
Gracias al modelo atómico que Niels Bohr publicó en 1913 podemos explicar el fenómeno, con este modelo trata de hacer comprender la estructura y comportamiento de los átomos.
En la imagen vemos un átomo formado por un núcleo y en este caso tres orbitas con electrones, a la primera orbita le correponde el número cuántico principal "n = 1", a la segunda orbita "n = 2", y la tercera orbita "n = 3", las orbitas adquieren un número cuántico principal en correspondencia se su orden.
Si aplicamos un cierto voltaje al electrón que está en la primera orbital se excitará adquiriendo energía y se elevará al siguiente orbital, dado a la gran inestabilidad que posee el electrón en una orbital que no le corresponde volverá a su orbital original, liberando la energía sobrante en forma de fotones, son esos fotones los que se envían y reciben en una camunicaión inalámbrica, la energía de estos se mide multiplicando la constante de Planck (6,625*10-34 J*s) por la frecuencia de la onda generada, por frecuencia se entiende el número de veces que el fotón cambia de positivo a negativo en un segundo. | E = h * f
Si lo que necesitamos es lograr una comunicación entre dos dispositivos (emisores y receptores) lejanos tendremos que aplicar una cantidad de voltaje a los electrones conforme a la distancia que queramos cubrir, así como usar diferentes tipos de átomos para conseguir diferentes valores de λ (una emisión con una longitud de onda larga cubrirá distancias mayores que una onda corta, aunque la larga tiene mayor pérdida).
Número cuántico principal (n)
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
Número cuántico del momento angular (l)
(n-1)s, (n-1)p, (n-1)d, (n-1)f, (n-1)g
Número cuántico magnético (ml)
Número cuántico de espín (ms)
Características de una onda electromagnética
Amplitud (A)
Desplazamiento máximo de un punto respecto de la posición de equilibrio (punto en el que la onda pasa de positiva a negativa y viceversa)
Longitud de onda (λ)
Distancia entre dos puntos análogos consecutivos. Se mide en metros (m). | λ = c / f | f = c / λ
Frecuencia (f)
Número de ciclos o vibraciones por unidad de tiempo. Se mide en hercios (Hz).
Período (T)
Tiempo invertido en efectuar un ciclo o vibración completa. | T = 1 / f | f = 1 / T
Velocidad (v)
Velocidad con que se propaga la onda. | c = 3 * 108 m*s. | v = λ * f
Clasificación de las ondas electromagnéticas
No todas las ondas son iguales, unas son expedidas con mayores frecuencias que otras, por lo que adquieren propiedades diferentes.
Para clasificar los diferentes tipos de ondas electromagnéticas existe el espectro electromagnético en el que, por medio de dibujos y gráficos se agrupan en un dibujo todos los tipos de ondas.
Como ejemplo explicaré que, si un fotón es expedido de un átomo con el voltaje necesario para que la frecuencia del cambio entre positivo y negativo sea de 563THz(563,000,000,000,000 ciclos por segundo y λ de 532nm), la radiación es visible por el ojo humano y viene a ser lo que llamamos color verde fosforito.
Las ondas electromagnéticas pueden ser de gran utilidad como se observa en la actualidad, pero cierto tipo de ondas como los llamados "Rayos Gamma" pueden ser muy perjudiciales para el cuerpo humano, ¿por qué? la frecuencia de 4.61EHz(4,610,000,000,000,000,000 de ciclos por segundo y λ de 65.03pm) es tan alta que está cerca de crear una atmósfera opaca a su alrrededor y destruir cuantos tejidos se pongan en su camino, por eso su uso es escaso y en pocas cantidades, un uso es la Gammagrafía en medicina.
