Ondas Electromagnéticas: Tipos e historia

Definición de ondas electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas son oscilaciones periódicas simultáneas en la intensidad de un campo electromagnético. A diferencia de las ondas tradicionales, no necesitan un medio para viajar y viajan a la velocidad de la luz. Hay siete tipos de ondas electromagnéticas: ondas de radio, microondas, luz infrarroja, luz visible, luz ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

¿Qué significa electromagnético?

El término «electromagnético» simplemente significa «relacionado con el electromagnetismo». El electromagnetismo se refiere a los dos mundos superpuestos del magnetismo y la electricidad en el contexto científico. Aunque la electricidad y el magnetismo se descubrieron de forma independiente, hoy en día se considera que el electromagnetismo es la fuerza física fundamental que explica las reacciones entre partículas cargadas (protones y electrones) y la liberación de fotones (ondas electromagnéticas).

El primer científico que cerró la brecha entre la electricidad y el magnetismo fue Gian Romagnosi. En 1802, descubrió que hacer pasar corriente eléctrica a través de una batería perturbaría la aguja de una brújula cercana. Pero no fue hasta James Clerk Maxwell, unas décadas después, que la electricidad y el magnetismo se unificaron en una única teoría. Finalmente se unieron los mundos del magnetismo, las partículas cargadas, los protones, los electrones y la electricidad.

Sin embargo, las teorías de Maxwell no eran compatibles con la mecánica clásica, incluidas las leyes de Newton. Y no fue hasta el artículo de Albert Einstein de 1905 sobre la relatividad especial que se explicó completamente esta incompatibilidad. Hoy en día consideramos que la electricidad (el flujo de electrones) y el magnetismo (las interacciones entre protones, electrones y luz) son dos caras de la misma moneda.

Términos relacionados con las Ondas Electromagnéticas

Hay muchos términos relacionados con el electromagnetismo, la mayoría de los cuales tienen su origen en la física de las ondas físicas, como las que se pueden encontrar en el océano. La siguiente es una breve definición de seis términos muy importantes relacionados con la estructura de las ondas.

• Longitud de onda: La longitud de onda es la longitud de una onda, medida de cresta a cresta o de valle a valle. La longitud de onda de la luz visible es muy pequeña, sólo unos pocos cientos de nanómetros.
• Frecuencia: La frecuencia es el número de ciclos que experimenta una onda por unidad de tiempo. Normalmente, la frecuencia se mide en Hertz (ciclos por segundo).
• Amplitud: La amplitud es la altura de una ola, medida desde la mitad de la ola hasta la altura de su cresta. Sin embargo, la amplitud de las ondas electromagnéticas es una cuestión de intensidad más que de altura física y se mide utilizando unidades como voltios y amperios.
• Cresta: Una cresta es el punto más alto de una ola. En una ola física, esto se refiere a la altura máxima. En una onda electromagnética, esto se refiere a la intensidad máxima.
• Valle: Un valle es el punto más bajo de una onda (exactamente lo opuesto a la cresta). En una ola física, esto se refiere a la altura mínima. En una onda electromagnética, esto se refiere a la intensidad mínima.
• Ciclo: Un ciclo es una oscilación completa de una onda, desde que llega una cresta hasta que llega una segunda cresta.

Diagrama de onda electromagnética

Las ondas electromagnéticas no son invisibles. Nuestros ojos pueden detectarlos, por supuesto. La luz visible es simplemente uno de los siete tipos de ondas electromagnéticas, el tipo que nuestros globos oculares pueden detectar. En todo el espectro electromagnético existen también otros seis tipos. Pero a diferencia de las ondas físicas que se pueden encontrar en un estanque o en el océano, la estructura de las ondas electromagnéticas es invisible. Para ayudar a imaginar la forma de dichas ondas, los científicos utilizan diagramas como el siguiente.

Las ondas electromagnéticas se pueden visualizar como se muestra en la imagen, con una oscilación simultánea de la fuerza de los campos eléctrico y magnético. Por lo tanto, las dos ondas que se muestran pueden considerarse como una onda con un componente vertical (eléctrico) y un componente horizontal (magnético).

La frecuencia de la onda sería una medida de cuántas veces completa un ciclo en cada segundo. La frecuencia de las ondas electromagnéticas es muy alta y completa millones y millones de ciclos cada segundo. La longitud de onda de la onda podría medirse tomando una regla (en este caso, una regla muy pequeña) y midiendo las ondas de cresta a cresta o de valle a valle. La longitud de onda de las ondas electromagnéticas es diminuta y normalmente se mide en nanómetros. Finalmente, midiendo la frecuencia y la longitud de onda, podríamos determinar en qué lugar del espectro electromagnético cae esta onda. Podría ser luz visible, una onda de radio o incluso un rayo X, dependiendo de su longitud de onda y frecuencia. Para obtener más información sobre los tipos de ondas electromagnéticas, lea la sección siguiente.

Tipos de ondas electromagnéticas

Hay siete tipos de ondas electromagnéticas, todas las cuales son oscilaciones periódicas similares en el campo electromagnético. Los científicos simplemente clasifican las ondas según su frecuencia y longitud de onda (que van de la mano). En conjunto, se obtiene un diagrama de todo el espectro electromagnético, como se puede ver en la imagen.

Los siete tipos de ondas electromagnéticas pueden considerarse como siete tipos diferentes de luz. Sólo hay un tipo que nuestros globos oculares pueden detectar. Sin embargo, es importante señalar que esta es una distinción muy humana. Algunas serpientes pueden ver la luz infrarroja. Algunas aves pueden detectar la luz ultravioleta. En definitiva, estos siete tipos de ondas son fundamentalmente iguales. La única diferencia es su frecuencia y, en definitiva, sus efectos.

Ondas de radio

Las ondas de radio son ondas electromagnéticas de baja frecuencia y longitud de onda larga. Son el tipo de onda electromagnética menos energética. Su longitud de onda se define como cualquier longitud de onda superior a 1 milímetro y su frecuencia se define como cualquier frecuencia inferior a 300.000.000.000 Hertz.

Microondas

Las microondas tienen una frecuencia más alta y una longitud de onda más corta que las ondas de radio. Su longitud de onda se define como cualquier longitud de onda entre 1 milímetro y 25 micrómetros, y su frecuencia se define como cualquier frecuencia entre 300.000.000.000 y 10.000.000.000.000 Hertz.

Infrarrojo

Justo encima de las microondas, con una frecuencia ligeramente más alta y una longitud de onda ligeramente más corta, hay un tipo de luz llamada luz infrarroja. Las longitudes de onda infrarrojas se definen como cualquier longitud de onda entre 25 micrómetros y 2,5 micrómetros, y su frecuencia se define como cualquier frecuencia entre 10.000.000.000.000 y 400.000.000.000.000 Hertz.

Luz visible

Justo encima de la luz infrarroja está la luz visible. No se diferencia fundamentalmente del infrarrojo, pero tiene una frecuencia lo suficientemente alta como para que el ojo humano pueda detectarlo. Viene en una variedad de colores (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, morado, etc.) que corresponden a diferentes frecuencias. La longitud de onda de la luz visible varía de 400 a 750 nanómetros y las frecuencias están entre 400.000.000.000.000 y 750.000.000.000.000 Hertz.

Luz ultravioleta

Más allá de la luz visible, con apenas una frecuencia ligeramente superior, está la luz ultravioleta. La luz ultravioleta no puede ser detectada por el ojo humano, pero es absorbida por la piel humana y utilizada en la producción de vitamina D. Las longitudes de onda de la luz ultravioleta varían de 1 a 400 nanómetros y las frecuencias están entre 1.000.000.000.000.000 y 100.000.000.000.000.000 Hertz.

Rayos X

Más allá de la luz ultravioleta están los rayos X. Tienen una frecuencia más alta, transportan más energía y tienen longitudes de onda más cortas. También pueden ser peligrosos, capaces de dañar las células humanas y provocar cáncer. Las longitudes de onda de los rayos X oscilan entre 1 nanómetro y 1 picómetro, y las frecuencias oscilan entre 100.000.000.000.000.000 y 100.000.000.000.000.000.000 Hertz.

Rayos gamma

Los rayos gamma son el tipo de radiación electromagnética de más alta frecuencia. También son los más peligrosos. Tienen una longitud de onda muy pequeña, una frecuencia alta y cada fotón transporta una enorme cantidad de energía. GeorgiaLos rayos mma pueden ser muy dañinos para los humanos en grandes cantidades. Las longitudes de onda de los rayos gamma se clasifican como inferiores a 1 picómetro y las frecuencias superiores a 100.000.000.000.000.000.000 Hertz.

Resumen de la lección

Las ondas electromagnéticas son oscilaciones periódicas en la intensidad de un campo electromagnético. Los hay de siete tipos: ondas de radio, microondas, luz infrarroja, luz visible, luz ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Se pueden considerar siete tipos diferentes de luz. Y aunque sólo uno es detectable por el ojo humano, están involucrados en todo, desde la producción de vitamina D (luz ultravioleta) hasta el envío de señales a través de Bluetooth (ondas de radio).

Los descubrimientos de la física moderna han iluminado el hecho de que la electricidad y el magnetismo son simplemente dos caras de la misma moneda. La electricidad es el flujo de partículas cargadas llamadas electrones, el magnetismo es la interacción entre partículas cargadas (electrones y protones). Las ondas electromagnéticas son simplemente cambios en la disposición de las partículas cargadas, que tienen una onda que reverbera en el espacio y el tiempo. Las ondas electromagnéticas se estudian utilizando la misma terminología que las ondas físicas ( longitud de onda, frecuencia, amplitud, cresta, valle, ciclo, etc.). También se clasifican por su frecuencia y longitud de onda en los siete tipos mencionados anteriormente.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador