jueves, 19 de mayo de 2011

Espectro Elecromagnético (Ondas Electromagnéticas)

Te has preguntado ¿cuál es el principio físico para que funcione el control remoto del televisor?
Por otra parte ¿Conoces el sistema de posicionamiento global (GPS)? ¿Cómo funciona?
Incluso, ¿Cómo se lleva a cabo la comunicación por teléfono celular?

Hoy en día para nosotros son actividades muy comunes y que podemos llevar a cabo gracias al descubrimiento de las ondas electromagnéticas y su posterior registro y detección.
A continuación conoceremos un poco sobre la historia de estos descubrimientos y los científicos que con sus experimentos e investigaciones hicieron posible la aplicación de estos principios físicos que actualmente son muy útiles.


Un científico llamado Maxwell…
Podemos decir que el estudio de las ondas electromagnéticas comienza con los trabajos del científico escocés James Clerk Maxwell autor de la teoría electromagnética; que introduce el concepto de “onda electromagnética” lo hizo a través de una descripción matemática adecuada a la interacción física entre la electricidad y el magnetismo por medio de sus célebres ecuaciones que describen y cuantifican los campos de sus fuerzas. Estas ecuaciones demostraron que la electricidad, el magnetismo y la luz son manifestaciones del mismo fenómeno que denominó; “El espectro electromagnético” con esto se planteaba la posibilidad de generar ondas electromagnéticas en el laboratorio y posibilitar su aplicación.

Es el turno de Heinrich Rudolf Hertz…
Cerca de veinte años después de los planteamientos teóricos de Maxwell, el físico de origen alemán conocido como Hertz, reformuló las ecuaciones y probó experimentalmente que las ondas electromagnéticas pueden viajar a través del aire y del vacío como había sido previsto teóricamente por Faraday y Maxwell. Su gran capacidad de carpintero y tornero le permitieron construir un emisor y receptor de ondas; para el emisor utilizó un oscilador y para el receptor un resonador, con la posibilidad de detectar frecuencias VHF y UHF (¿te son familiares estás iniciales?), al mismo tiempo calculo la velocidad de propagación de ondas, obteniendo un valor aproximado de 300 000 Km/seg. Desafortunadamente sus investigaciones no pudo llevarlas a su aplicación práctica ya que falleció a la edad de 37 años, sin embargo los antecedentes de las telecomunicaciones se deben a sus estudios y en honor a sus trabajos se adoptó la unidad Hertz para medir la frecuencia de las ondas. 1 Hertz (Hz) = 1 ciclo/segundo.


Con este experimento se demostró que las ondas electromagnéticas pueden detectarse y que también son ondas que se reflejan, refractan comportándose similarmente a las luminosas.

¿Qué es una onda electromagnética?


Es una forma de propagación de la radiación a través del aire y del vacío, que a diferencia de las ondas mecánicas no necesitan un medio físico para desplazarse, se consideran ondas transversales es decir que se mueven perpendicularmente a la dirección de movimiento, se conforman de dos componentes; un campo eléctrico y un campo magnético.


Características de las ondas electromagnéticas
· Se propagan en línea recta
· No pueden ser desviadas por campos magnéticos
· Se transmiten en el vacio
· Pueden reflejarse y refractarse

¿Qué es el Espectro Electromagnético?
Es un conjunto de ondas, cuya variabilidad se conforma desde las de mayor longitud, como las de radio, hasta las de menor longitud como los rayos gamma, encontrándose entre ellas; las microondas, luz infrarroja, luz visible, luz ultravioleta y los rayos X, principalmente. Es importante resaltar que las ondas con mayor longitud de onda tienen menor frecuencia y viceversa.
¿Cómo se produce el espectro electromagnético?
Como ya mencionamos anteriormente las ondas electromagnéticas están formadas por un campo eléctrico y un campo magnético perpendiculares entre sí, así como perpendicular a su dirección de propagación, su fuente es originada de forma natural como la proveniente del Sol o por medios tecnológicos como los que se utilizan para las radiocomunicaciones de ahí entonces que debemos conocer las diversas formas en que se presentan las ondas electromagnéticas.
Representación del espectro electromagnético.
Para su estudio el espectro se divide en segmentos o bandas, de acuerdo con la diferente longitud de onda y frecuencia de cada rango, así entonces tenemos el siguiente esquema:





Podemos observar que el tamaño de las ondas de radio (longitud de onda) puede estar entre centenas de metros y hasta 103 metros, mientras que las microondas su rango es de centímetros y así sucesivamente hasta llegar a tamaños infinitamente pequeños.

¿Nuestros ojos perciben ondas electromagnéticas?
En el espectro podemos identificar el rango de la luz visible es decir las longitudes de onda que puede percibir el ojo humano, en general nuestro ojo puede percibir ondas del orden de 400 a 700 nm (nanómetros), en particular estas diferencias se perciben por los diferentes colores que van desde el infrarrojo hasta el ultravioleta aunque es inexacto que el ojo pueda captar estos rangos de luz y color.