Ondas electromagneticas

Onda electromagnética (O.E.M.). Es la perturbación simultánea de los campos eléctricos y magnéticos existentes en una misma región (James C. Maxwell fue quien descubrió las ondas electromagnéticas).

Las ondas originadas por los campos eléctricos y magnéticos son de carácter transversal, encontrándose en fase, pero estando las vibraciones accionadas en planos perpendiculares entre sí. Son aquellas ondas que no necesitan un medio material para propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de radio, televisión y telefonía.

Características

Todas se propagan en el vacío a una velocidad constante, gracias a ello podemos observar la luz emitida por una estrella lejana hace tanto tiempo que quizás esa estrella haya desaparecido ya. O enterarnos de un suceso que ocurre a miles de kilómetros prácticamente en el instante de producirse.

Las ondas electromagnéticas son también soporte de las telecomunicaciones y el funcionamiento complejo del mundo actual.

Las ondas electromagnéticas tienen componentes eléctricos y magnéticos. La onda 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’ (véase Transferencia 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.

Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio material para propagarse. Así, estas ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar y llegar a la Tierra desde el Sol y las estrellas. Independientemente de su frecuencia y longitud de onda, todas las ondas electromagnéticas se desplazan en el vacío a una velocidad c = 299.792 km/s. Todas las radiaciones del espectro electromagnético presentan las propiedades típicas del movimiento ondulatorio, como la difracción y la interferencia. Las longitudes de onda van desde billonésimas de metro hasta muchos kilómetros. La longitud de onda (λ) y la frecuencia (f) de las ondas electromagnéticas, relacionadas mediante la expresión λ•f = c, son importantes para determinar su energía, su visibilidad, su poder de penetración y otras características.

Cuando se cambian o se mueven juntos los dos campos, el eléctrico y el magnético, generan ondas electromagnéticas.

Las radiaciones electromagnéticas son las generadas por partículas eléctricas y magnéticas moviéndose a la vez (oscilando). Cada partícula genera lo que se llama un campo, por eso también se dice que es una mezcla de un campo eléctrico con un campo magnético.

Estas radiaciones electromagnéticas generan unas ondas que se pueden propagar (viajar) por el aire e incluso por el vacío. Imaginemos que movemos de forma oscilatoria (de arriba a bajo) una partícula cargada eléctricamente (o magnéticamente) como la de la figura:

Como vemos se crea una perturbación a su alrededor, que es lo que llamamos una onda. Esta onda depende de la velocidad y la fuerza con la que movamos la partícula, y de la amplitud o distancia entre el inicio y el final del recorrido.

Cambiando estos valores podemos cambiar el tamaño de la onda. La onda generada tendrá la misma forma pero más grande y/o con mas ondulaciones por segundo.

Si la partícula tiene un componente eléctrico, pero también uno magnético ya tenemos generada una radiación electromagnética, con su onda electromagnética.

Las ondas electromagnéticas se forman cuando un campo eléctrico (que se muestra en flechas rojas) pareja con un campo magnético (que se muestra en flechas azules). Los campos magnéticos y eléctricos de una onda electromagnética son perpendiculares entre sí y a la dirección de la onda.

Partes de una Onda Electromagnética

Longitud de Onda: Distancia entre dos crestas.

Amplitud : Es la máxima perturbación de la onda. La mitad de la distancia entre la cresta y el valle.

Frecuencia: Número de veces que se repite la onda por unidad de tiempo. Si se usa el Hertzio es el numero de veces que se repite la onda por cada segundo.

Además hay otros dos datos también interesantes:

Periodo: 1/frecuencia. Es la inversa de la frecuencia.

Velocidad: la velocidad de la onda depende del medio por el que se propague (por donde viaje). si la onda viaja por el vació su velocidad es igual a la de la luz 300.000Km/segundo. Si se propaga por el aire cambia, pero es prácticamente igual a la del vació.

Bueno ya tenemos nuestra onda viajando por el aire. Pero..... resulta que una onda electromagnética no se genera por una sola partícula, sino que son dos partículas diferentes, una eléctrica y otra magnética. Además su movimiento es perpendicular, lo que hace la onda sea una mezcla de dos ondas perpendiculares, una eléctrica y otra magnética. Aquí vemos en la figura las dos ondas generadas por las dos partículas a la vez. Una moviéndose sobre el eje Z y la otra sobre el eje Y:

Propiedades:

Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio material para propagarse. Así, estas ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar y llegar a la Tierra desde el Sol y las estrellas. Independientemente de su frecuencia y longitud de onda, todas las ondas electromagnéticas se desplazan en el vacío a una velocidad c = 299.792 km/s. Todas las radiaciones del espectro electromagnético presentan las propiedades típicas del movimiento ondulatorio, como la difracción y la interferencia. Las longitudes de onda van desde billonésimas de metro hasta muchos kilómetros. La longitud de onda (λ) y la frecuencia (f) de las ondas electromagnéticas, relacionadas mediante la expresión λ•f = c, son importantes para determinar su energía, su visibilidad, su poder de penetración y otras características.

Aplicación:

Según las frecuencias de las ondas electromagnéticas se le han ido encontrando disímiles aplicaciones en la vida diaria y han sido un pilar fundamental para el desarrollo tecnológico de la humanidad. A partir del uso que le damos a las mismas el espectro electromagnético a quedado dividido de la siguiente forma:

De todas las aplicaciones de las ondas electromagnéticas la que ha impactado en mayor medida en la sociedad y a causados cambios significativos en el desarrollo y estructura de la misma han sido las Ondas de radio, que hicieron posible por primera vez la comunicación inalámbrica y con ellas un gran salto con el desarrollo de las Telecomunicaciones.

Tipos de Ondas Electromagneticas 

Las ondas electromagnéticas se usan para la radio, la televisión, internet, etc. Pero tenemos un problema. Por el aire viajan muchas ondas. ¿Cómo las diferenciamos? Pues por su Frecuencia(recuerda numero de veces que se repite la onda), pero es que además a mayor frecuencia, menor longitud de la onda.

Piensa en una cuerda cuando la movemos (frecuencia con la que la movemos), si la movemos muy lentamente creamos ondas muy anchas (mucha longitud de onda) pero si la movemos muy rápido las ondas son mas estrechitas (poca longitud de onda) : Frecuencia grande = Longitud de onda pequeña y Frecuencia pequeña = longitud de onda grande.

Ya tenemos nuestras ondas diferenciadas por su longitud de onda o por su frecuencia. Se ha creado una escala para clasificarlas, por orden creciente de longitudes de onda (o decreciente por su frecuencia) llamada Espectro Electromagnético. Dependiendo de la onda pertenecerá a un espectro u a otro.

Medición de Ondas Electromagnéticas

El espectro electromagnético está organizado por la frecuencia. La radiación de frecuencia generalmente más baja está a la izquierda, y una mayor frecuencia de la radiación está a la derecha.

Las propiedades de las ondas a diferentes frecuencias se comportan de manera diferente a lo largo del espectro.

Un material que es transparente a la luz visible puede ser opaco a la luz infrarroja, pero una vez más transparente a la radiación de radiofrecuencia (por ejemplo el vidrio). 

Fíjate que lo medimos en Hertzios, MegaHertzios, etc, es decir por su frecuencia (podría ser por su longitud de onda). Además cada aparato emite unas ondas de diferente frecuencia y si queremos emitir ondas de telefonía móvil pues tendremos que emitirlas en una banda de frecuencia determinada para no confundirlas con otras. Las ondas emitidas con una frecuencia por encima de la infrarroja son las ondas visibles, como por ejemplo la de la luz del sol. Las de frecuencia mas baja no se ven, por ejemplo las de la radio, pero ojo existen.