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Ondas electromagnéticas



Al estudiar la electricidad y el magnetismo uno pronto se entera del hecho de que hay un número de relaciones que se describen por productos vectoriales, o si lo desea, por regla de la mano derecha. En otras palabras, un suceso de un tipo produce una respuesta afín perpendicularmente dirigida.

De interés inmediato es el hecho de que un campo E (eléctrico), variable en el tiempo, genera un campo B (magnético) que es en todas partes perpendicular a la dirección en la que E cambia. En la misma forma, un campo B variable con el tiempo genera un campo E que es perpendicular en todas partes a la dirección en la que B cambia. Por lo tanto, se puede anticipar la naturaleza transversal general de los campos E y B en una perturbación electromagnética.

Ahora consideremos una carga que de alguna manera se acelera desde el reposo. Cuando la carga está sin movimiento, tiene asociada a ella un campo eléctrico uniforme radial que se extiende hasta el infinito. En el momento en que la carga empieza a moverse, el campo E se altera en la vecindad de la carga y esta alteración se propaga hacia el espacio con la velocidad finita. El campo variable con el tiempo induce un campo magnético. Pero la carga esta acelerándose, δE / δt en sí misma no es constante y así el campo B inducido es dependiente del tiempo. El campo B variable con el tiempo genera un campo E, y el proceso continúa con E y B acoplados uno a otro en la forma de un pulso. A medida que un campo cambia, genera un nuevo campo que se extiende un poco más allá, y así el punto se mueve de un punto al siguiente a través del espacio.

Los campos E y B pueden, más apropiadamente, considerarse como dos aspectos de un solo fenómeno físico, el campo electromagnético, cuya fuente es una carga en movimiento. La perturbación, que una vez ha sido generada en el campo electromagnético, es una onda sin atadura que se mueve más allá de su fuente e independientemente de ella. Ligados uno a otro como una sola unidad, los campos eléctricos y magnéticos variables en el tiempo se regeneran uno a otro en un ciclo sin fin.


Esquema de los campos magnéticos y eléctricos.

Maxwell sugiere que en el espacio libre la perturbación se propaga en una dirección que es simétrica tanto a E como a B, eso implicaría que una onda electromagnética no podría ser puramente longitudinal (ya que E y B no son paralelas, sino perpendiculares entre sí).

E = c·B

Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a una velocidad de c. Y justo el valor de la velocidad de la luz se deduce de las ecuaciones de Maxwell, se hallan a partir de dos constantes del medio donde se propagan para las ondas electromagnéticas:

Las ondas electromagnéticas son todas semejantes y se diferencian en su longitud de onda y frecuencia, éstas se representan en el espectro electromagnético.


Tabla con rango del espectro electromagnético.

Ondas de Radio: Son utilizadas en telecomunicaciones, su frecuencia oscila desde pocos Hertz hasta mil millones de Hertz.

Ondas de Microondas: Son utilizadas en radares y hornos de cocina, su frecuencia oscila desde mil millones de Hertz hasta el billón de Hertz.

Infrarrojo: Son emitidos por los cuerpos calientes. Las rotaciones y vibraciones de las moléculas caen dentro de este rango de frecuencia. Su frecuencia va desde 1011 Hertz hasta los 4.1014 Hertz.

Luz visible: Es la única frecuencia que el humano puede detectar por medio de la visión, este pequeño rango de frecuencia va desde 4.1014 Hertz hasta 8.1014 Hertz.

Ultravioleta: Son producidas por la excitación de átomos y moléculas, este tipo de radiación puede acabar con la vida, a no ser por la capa de ozono, la cual nos protege. La frecuencia que abarca es de 8.1014 Hertz hasta 1.1017 Hertz.

Rayos X: Son producidos por electrones que saltan de órbitas internas de los átomos pesados. La frecuencia que abarca es de 1.1017 Hertz hasta 1.1019 Hertz.

Rayos Gamma: Se originan de la estabilización en el núcleo de un átomo después de emisiones radiactivas. Comprende frecuencias mayores a 1.1019 Hertz.

Las ondas electromagnéticas transmiten energía incluso en el vacío, lo que vibra a su paso son los campos eléctricos y magnéticos que se crean al propagarse. La vibración puede ser captada y absorberse.



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