¿Qué son y cómo se detectan las ondas electromagnéticas?

La energía que nos rodea muchas veces se presenta en formas de ondas. Estas ondas  se propagan sin la necesidad de depender de un medio material. Es entonces cuando se les llama de ondas electromagnéticas. En esta categoría, se incluyen a la luz y a las ondas de radio principalmente.

Estas ondas han tenido usos diversos en las nuevas tecnologías como la telefonía móvil y la televisión. En este artículo; hablaremos de las características que poseen así como de sus diversos tipos. Asimismo, explicaremos qué aplicaciones tienen a través de ejemplos.

Qué son las ondas electromagnéticas

Dentro del campo eléctrico y magnético pueden ocurrir perturbaciones simultáneas las cuales se conocen como ondas electromagnéticas. Se conocen también con las iniciales OEM, se producen de manera transversal en fase. Las vibraciones ocurren si los planos son perpendiculares. James C. Maxwell fue la primera persona en estudiar y descubrir las ondas.

Las ondas se caracterizan por mantener una velocidad constante dentro de un espacio vacío. Por ello, es posible que la luz se emita desde una larga distancia, como por ejemplo sucede con las estrellas que se observan en el cielo; las cuales se encuentran a millones de metros de distancia de la tierra. Debido a esa misma constancia, se ha hecho posible construir un complejo sistema de telecomunicaciones a nivel mundial que en base  funciona a través de la emisión de este tipo de energía.

Los elementos que componen a las ondas son del tipo magnético y eléctrico, tal cual como su nombre lo indica. El espectro desde donde pueden emitirse puede ser tanto de frecuencias elevadas que es lo mismo que decir que posee longitudes pequeñas de onda. Asimismo, como pueden ser de frecuencias más bajas, lo cual quiere decir que las longitudes son más altas.  Por ejemplo, la luz que podemos ver es solamente una fracción de todo el espectro total.

Dado a que las ondas electromagnéticas poseen diferentes frecuencias, esta característica ha sido aprovechada con la finalidad de aplicarlas en el desarrollo de tecnologías que han cambiado e impactado al modo de vida del ser humano. Por ejemplo, las ondas de radio permiten las comunicaciones inalámbricas y por ello las telecomunicaciones han llegado a evolucionar hasta como lo conocemos hoy en día.

Tipos de ondas electromagnéticas

Hay diversos tipos de ondas electromagnéticas las cuales se clasifican de acuerdo a las frecuencias con las que se emiten sean en orden creciente o decreciente. A continuación son las siguientes:

  • Rayos gamma
  • Rayos X duros y blandos
  • Radiación ultravioleta
  • Luz visible
  • Rayos infrarrojos
  • Microondas y ondas de radio

Para entenderlo de mejor manera, la radio y la televisión se transmite por medio de ondas de radio de largas distancias. Por ello, estas ondas se pueden detectar sin importar que tan lejanas se encuentren. En el caso de las ondas medias también pueden ser detectadas aunque con menos reflexión y las de onda corta dependen de satélites artificiales que funcionan reproduciendo estas señales.

También; poseen aplicaciones domésticas como en los hornos de microondas. Su funcionamiento es bastante simple, las ondas penetran dentro de las moléculas de agua que están en los alimentos, como ellas vibran empieza a haber un efecto de fricción lo cual por lo tanto genera temperatura en el interior del alimento que fue introducido en el microondas. Aunque también las microondas encuentran usos aplicados como en la tecnología móvil y en la radioastronomía.

Por otra parte; las ondas electromagnéticas también poseen usos menos populares como en la industria armamentística. Por ejemplo, algunas armas que utilizan los ejércitos de los países mejor equipados del mundo se basan en radiaciones infrarrojas. También, hay algunos tipos de cámaras fotográficas que pueden funcionar detectando imágenes que se encuentran fuera de la luz visible.

Por ejemplo, los rayos x se han convertido es una herramienta de estudios muy útil dentro de la rama de la medicina. Desde su descubrimiento en 1870 y desarrollo hasta 1880 por parte de William Conrad Roentgen fue el inicio de la aplicación de esta energía en los laboratorios. Se utilizaban grandes tubos de vidrio donde se producían rayos catódicos, llamados tubos Crookes. Este instrumento serviría como base para lo que se convertiría en las lámparas fluorescentes.

Sin embargo, el uso que conocemos hoy en día de los rayos x es responsabilidad del científico de origen alemán Roentgen. Cuando este trabajaba para la Universidad de Würzburg realizaba experimentos con los rayos catódicos. Sin quererlo un día en la sala de prácticas estaba una plaza cubierta con platino cianuro de bario cuya característica física es que es fluorescente. A raíz de esta experiencia, siguió experimentando para luego presentar oficialmente sus conclusiones en 1895. La primera radiografía de la historia mostraba la mano de su esposa. Siete años después es elegido para recibir el Nobel de Física gracias a estos estudios.

tipos de ondas electromagnéticas

Cómo detectar ondas electromagnéticas

Las longitudes de las ondas electromagnéticas son las siguientes:

  • Los rayos gamma y los rayos X duros tienen una Longitud de onda de entre 0,005 y 0,5 nanómetros
  • Los rayos X blandos se solapan con la radiación ultravioleta en longitudes de onda próximas a los 50 nm
  • La región ultravioleta va aproximadamente desde 400 hasta 800 nm
  • Los rayos infrarrojos se solapan con las frecuencias de radio de microondas, entre los 100.000 y 400.000 nm
  • Los Rayos X se compone de fotones sin carga eléctrica, cuya longitud de onda va desde unos 10 nm hasta 0,001 nm (1 nm o nanómetro equivale a 10-9 m). Cuanto menor es la longitud de onda mayor es su energía y poder de penetración. La velocidad de propagación en el vacío es de 300.000 km/s.

Ya que las ondas electromagnéticas no dependen de un material físico para poder propagarse, atraviesan espacios con toda libertad. Incluso, las ondas se pueden desplazar por espacios como el interplanetario y el interestelar, por ello la luz del solo llega hasta la tierra. Independientemente de donde se desplacen mantiene una velocidad constante de c = 299.792 km/s. Las propiedades de poseen todos los tipos de ondas son movimientos ondulatorios llamados interferencias y difracción.

Una onda transporta cierta cantidad de energía la cual afecta directamente a la materia. Por ejemplo, las moléculas y los átomos no se ven perturbados por las ondas de radio. Por otra parte, las microondas sin transportan una mayor cantidad de energía lo cual sí tiene impacto en las moléculas y átomos, porque están hacen que vibran rápidamente y por consecuencia la temperatura aumenta.

Cómo medir ondas electromagnéticas

Para medir las ondas electromagnética se utilizan equipos especializados llamados «Medidores de Ondas Electromagnéticas«. Estos equipos funcionan a través de sensores que detectan las frecuencias así como también el campo magnético que hay en un espacio o que se genera a partir de un equipo. Estos son muy demandados ya que permiten descartar si existe riesgos en relación a la sobre exposición a campos electromagnéticos ya que hay límites para ello.

La longitud es la distancia entre dos puntos que se leen como idénticos en ciclos diferentes. Un ciclo es un recorrido que va desde el nivel cero y sube hasta el nivel máximo, luego baja hasta el mínimo y vuelve a subir de nuevo hasta el nivel cero. La longitud puede ser desde miles de kilómetros hasta menos de la medida del núcleo de un átomo. A esto se le llama espectro electromagnético.

La frecuencia es el valor que posee la velocidad de oscilación de un campo electromagnético. Para medirlo, se toma en cuenta el número de ciclos que inician desde un punto hasta llegar de nuevo al mismo después de un determinado lapso de tiempo. Los hercios o HZ son ciclos de segundos.

Una onda electromagnética viaja a la velocidad de la luz, por ello hay que considerar que tanto la frecuencia como la longitud de onda dependen una de la otra. Así que si una longitud es mayor el ciclo también lo es; en cambio su la longitud es menor también lo es la frecuencia. Por consecuencia,  como la velocidad es constante se puede hacer una medición de la onda contando los ciclos con estos datos.

Si la longitud y la frecuencia determinan la velocidad de propagación, la fórmula es la siguiente:

C= λ·v

c la velocidad de la luz

λ la longitud de onda

ν la frecuencia.

Experimentos de ondas electromagnéticas

Un experimento muy común es el del carrete de ruhmkorff, unas varillas de cobre unas esferas metálicas chicas y otras más grandes. Por medio de este se puede explicar la teoría de Maxwell. El primero en realizarlo fue Hertz y la explicación que dio del mismo es la siguiente:

“El arco eléctrico entre las esferas chicas del emisor producía un campo eléctrico variable que debía provocar una perturbación magnética en la zona, esta debía propagarse en todas direcciones,  eso es una onda electromagnética, si a su vez se colocaba en las cercanías un receptor de similares características que el emisor, este debía transformar esa onda electromagnética en corriente eléctrica, es decir entre las esferas del receptor debía producirse un arco”.

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