Microondas: Descubrimiento, características y ejemplos ¿Para qué se usan las microondas?

Radiación de microondas: descripción general

La radiación es la emisión de energía. La energía es producida por una fuente y viaja a través del espacio en todas las direcciones. La energía viaja a la velocidad de la luz en oscilaciones sincronizadas llamadas «ondas». Los tipos de radiación se clasifican según la masa y la energía de las partículas, así como según su capacidad para penetrar en las personas y los objetos. Los ejemplos de radiación incluyen radiación alfa, beta y electromagnética. La radiación electromagnética se compone de ondas electromagnéticas u ondas de alta energía que tienen propiedades tanto eléctricas como magnéticas. La radiación electromagnética incluye ondas de radio, infrarrojos, luz, ultravioleta, rayos X, rayos gamma y microondas. La radiación de microondas es una forma de radiación electromagnética no ionizante no visible. Esto significa que, a diferencia de la luz visible (otra forma de radiación electromagnética), el ojo humano no puede detectar las microondas. Las microondas se clasifican como «no ionizantes», lo que significa que no transportan suficiente energía para causar daño a las células orgánicas. Dentro del espectro electromagnético, las microondas se encuentran entre la radiación infrarroja y las ondas de radio.

El espectro electromagnético

Descubrimiento de microondas

James Clark Maxwell, un matemático y físico teórico escocés, predijo la existencia de ondas electromagnéticas en 1865. Sus predicciones se basaron en las «ecuaciones de Maxwell-Heaviside». Estas ecuaciones diferenciales parciales acopladas ayudaron a sentar las bases de la teoría electromagnética. Durante las dos décadas siguientes, los científicos no pudieron demostrar la existencia de estas ondas hipotéticas. En 1888, el físico alemán Heinrich Rudolf Hertz diseñó y construyó un aparato que podía producir y detectar microondas de ultra alta frecuencia. Hertz, la unidad para la frecuencia de una onda, recibió su nombre. Aunque Hertz pudo verificar la existencia de estas ondas invisibles, el físico no entendió las aplicaciones prácticas de las microondas. En las décadas que siguieron, otros científicos se basaron en los cimientos de Maxwell y Hertz. Esto condujo a la invención de la comunicación por satélite, el radar, los teléfonos, el GPS, los equipos médicos y los hornos de microondas.

Longitud de onda de microondas

Las microondas existen en el espectro electromagnético entre la radiación infrarroja y las ondas de radio. Las ondas electromagnéticas a menudo se analizan en términos de frecuencia y longitud de onda. La longitud de onda de una onda se refiere a la distancia entre las crestas sucesivas de una onda. Una longitud de onda más pequeña se correlaciona con una frecuencia más alta y una onda de energía más alta. Las microondas tienen longitudes de onda que van desde 1 mm a 1 m. Las microondas con una longitud de onda de 1 mm tienen una energía significativamente mayor que las microondas con una longitud de onda de 1 m.

Frecuencia de microondas

Las ondas electromagnéticas también se analizan en términos de frecuencia. La frecuencia de una onda se refiere al número de ondas que pasan por un punto fijo en un tiempo determinado. Una alta frecuencia se correlaciona con una longitud de onda más pequeña y una onda de mayor energía. Las microondas tienen una frecuencia que oscila entre los 300 MHz y los 300 GHz. Las microondas con una frecuencia de 300 MHz tienen una energía significativamente mayor que las microondas con una frecuencia de 300 GHz.

Propiedades de microondas

Las microondas son una forma distinta de radiación electromagnética. Las propiedades de las microondas incluyen:

• Las microondas son ondas de radio cortas (alta frecuencia y alta energía)
• Reflejado por el metal
• Pase fácilmente a través de vidrio, plástico y la ionosfera
• Se utiliza para calentar materiales haciendo vibrar sus átomos y moléculas.
• Absorbido por moléculas de agua.
• La transmisión de energía se ve afectada por la reflexión, refracción, difracción e interferencia de las ondas.

¿Para qué se utilizan las microondas en la ciencia?

A lo largo del siglo pasado, las microondas han tenido muchas aplicaciones científicas y cotidianas. Las microondas se utilizan en comunicaciones inalámbricas, GPS y tecnologías médicas. Algunas aplicaciones de microondas incluyen teléfonos celulares, radares, fuentes de calor y microondas naturales.

Microondas en celulares

Los teléfonos celulares son dispositivos que se conectan a una red de radio celular en lugar de una red física. Esto permite la comunicación a grandes distancias. Los teléfonos celulares dependen de la radiación de microondas en lugar de cables para conectarse entre dispositivos. Los teléfonos contienen tanto un transmisor de microondas como un componente receptor. Las microondas se transmiten desde el transmisor del teléfono celular y viajan por el espacio. Luego son recibidos por antenas de microondas en torres de telefonía celular. Las torres celulares transmiten la señal a otro teléfono celular, que recibe las microondas a través de su componente receptor. Según el operador y la generación del teléfono móvil, las frecuencias de microondas de los teléfonos móviles oscilan entre cientos de MHz y decenas de GHz.

Microondas en Radar

Los radares son sensores electromagnéticos que detectan, localizan, rastrean e identifican objetos a distancia. Radar significa »detección y rango de radio». Algunos radares se basan en frecuencias de microondas. Estos radares emiten pulsos de radiación de microondas al espacio. Estas ondas rebotan en los objetos de destino antes de regresar a la fuente. Luego, la máquina detecta la forma y la ubicación del objeto objetivo en función de los ecos de la radiación de microondas que recibe. Ejemplos de radares que usan microondas incluyen radar Doppler, dispersómetros y altímetros de radar.

Microondas como fuentes de calor

La aplicación más conocida de la radiación de microondas son las microondas. Los microondas son aparatos domésticos de cocina que se utilizan para calentar alimentos y bebidas. Funcionan emitiendo ondas de radio, que excitan las moléculas de agua con el objeto que se calienta en el microondas. La excitación de las moléculas de agua aumenta su temperatura. Las microondas están hechas de metal, que contiene radiación ya que las microondas se reflejan en el metal. Los microondas se pueden usar para calentar líquidos, cocinar alimentos crudos y recalentar alimentos precocinados.

Uso de fuentes naturales de microondas

Las microondas pueden ser artificiales o naturales. Las fuentes naturales de radiación de microondas incluyen las estrellas y el sol. Las microondas cósmicas, conocidas como «radiación de fondo», también son una fuente natural de microondas. La radiación de fondo es radiación de microondas (calor) remanente del Big Bang. Los científicos estudian la radiación de fondo para comprender mejor el fenómeno del Big Bang, el origen del universo. Las microondas se dividen en grupos por frecuencia y longitud de onda, denominadas «bandas». Las microondas de banda L son microondas que pueden penetrar las nubes, la niebla, la lluvia, las tormentas y la vegetación. Por lo tanto, las microondas de banda L son la banda preferida para la tecnología GPS.

Datos sobre el microondas

La comprensión de la sociedad de la radiación de microondas ha evolucionado drásticamente durante el último siglo. Los siguientes datos sobre las microondas ilustran la singularidad y la importancia de las microondas.

• Las microondas (fuentes de calor) se inventaron por accidente en 1945. Un ingeniero de radar que trabajaba en un tubo de vacío se dio cuenta de que la barra de chocolate que tenía en el bolsillo se había derretido. A continuación, colocó granos de palomitas de maíz cerca del tubo de vacío y observó cómo explotaban. Los microondas de uso público se introdujeron por primera vez en 1947 y cambiaron la forma en que las personas preparaban los alimentos.
• El primer microondas de uso comercial se vendió por $5,000 y podía cocinar una papa cruda entera en menos de 30 segundos.
• Dado que la radiación de microondas es »no ionizante», las microondas no causan cáncer ni otros problemas de salud.

Ejemplos de microondas

Aparte de los teléfonos móviles, los radares, las fuentes de calor y las fuentes naturales, las microondas se encuentran en muchas facetas de la vida diaria. Algunos ejemplos adicionales de microondas incluyen:

• Radares de tráfico fijos
• Predicción del tiempo
• Dispositivos que dependen de Bluetooth y Wi-Fi, como computadoras portátiles, parlantes, televisores, etc.
• Tecnología de imágenes médicas

Resumen de la lección

La radiación de microondas es un tipo de radiación electromagnética no ionizante no visible. Existe en el espectro electromagnético entre el infrarrojo y las ondas de radio. Radiación electromagnéticaes una radiación caracterizada por ondas de alta energía con propiedades tanto eléctricas como magnéticas. La radiación de microondas tiene una frecuencia que oscila entre 1 mm y 1 my una longitud de onda que oscila entre 300 MHz y 300 GHz. En términos generales, las microondas tienen una longitud de onda pequeña, alta frecuencia y alta energía. Se reflejan en el metal, pero pasan fácilmente a través del vidrio, el plástico y la ionosfera. Debido a que no son ionizantes, las microondas no causan cáncer ni otros problemas de salud, lo que las hace seguras para uso comercial, médico y doméstico. Las microondas se utilizan en teléfonos móviles, radares, GPS y fuentes de calor. La presencia de microondas naturales, como la radiación de fondo, también ayuda a los científicos a comprender el origen del universo y el mundo natural.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador