¿Qué son las ondas electromagnéticas? Definición y tipos

Heinrich Hertz y las ondas electromagnéticas

¿Quién es Heinrich Hertz ? Si adivinó que fue el fundador de la popular empresa de alquiler de automóviles estadounidense con un nombre similar, no está solo. Pero Heinrich Hertz no era un empresario de alquiler de coches. En cambio, era un científico alemán que realizó experimentos con electricidad cuando la electricidad todavía era una cosa nueva y elegante sobre la que los científicos tenían mucho que aprender.

En 1888, cuando Hertz tenía 30 años, hizo saltar una chispa eléctrica de una terminal a otra y notó una segunda chispa al mismo tiempo entre dos terminales a un par de metros de distancia. Cosas emocionantes, lo sé, pero esto fue en 1888, y lo que notó Hertz fue un tipo diferente de onda electromagnética que eventualmente se conoció como ondas hertzianas .

Unos años más tarde, en 1896, un joven científico italiano llamado Guglielmo Marconi se basó en el descubrimiento de Hertz y creó el primer transmisor de radio, que envía señales de radio a una milla. (¡Una milla!) Las ondas hertzianas ahora se llaman ondas de radio y se utilizan todos los días, desde escuchar la radio hasta ver la televisión.

¿Qué son las ondas electromagnéticas?

Estamos rodeados de olas que podemos ver y escuchar, desde olas del océano hasta ondas sonoras. Una ola muestra la transferencia de energía, desde el viento que inicia una ola oceánica hasta el sonido que se mueve a través del aire hasta el tímpano. Las ondas que atraviesan un objeto o medio físico se denominan ondas mecánicas . A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan un medio para viajar o propagarse. Los campos eléctricos y magnéticos producen vibraciones y, juntos, los dos tipos de energía crean ondas electromagnéticas.

Las ondas toman diferentes formas, pero todas las ondas electromagnéticas tienen una forma de serpiente que las convierte en ondas transversales . Las ondas transversales se miden por su altura o amplitud y por su longitud de onda o la distancia entre el punto más alto de una ola, la cresta , y la cresta de la siguiente ola. El punto más bajo de una ola se llama valle . También se puede medir de un canal a otro. Al analizar una onda electromagnética, se mide tanto la amplitud como la distancia entre ondas.

Medimos tanto la amplitud o altura de una onda (a) como la distancia entre ondas (b).

Una ola completa, de cresta a cresta, o de vaguada a vaguada, se denomina ciclo . El número de ciclos que ocurren por segundo es la frecuencia de la onda . En honor a Heinrich Hertz, medimos la frecuencia en hercios o Hz .

Tipos de ondas electromagnéticas

Las ondas electromagnéticas se ordenan en el espectro electromagnético por frecuencia. Van desde ondas de radio con menos ciclos por segundo hasta la extraordinariamente rápida y dañina alta frecuencia de los rayos gamma.

Las ondas de radio tienen la frecuencia más baja de las siete bandas de ondas del espectro electromagnético, lo que también significa que tienen la menor cantidad de energía. Las ondas de radio tienen longitudes de onda que van desde millas hasta la longitud de una pelota de fútbol, ​​o alrededor de 11 pulgadas.

Es común hablar de la frecuencia de las ondas de radio o del número de ondas por segundo. Al sintonizar una estación de radio, una persona está escuchando una frecuencia específica de ondas de radio. Las estaciones de AM están numeradas del 520 al 1610, y cada número representa la frecuencia de la estación a miles de hercios por segundo, o kilohercios, abreviado kHz . Las frecuencias de las estaciones de FM oscilan entre 87,0 y 107,9 millones de hercios por segundo, llamados megahercios o MHz .

El sonido se convierte en ondas electromagnéticas y se envía a través de antenas de radio como esta. Luego, su radio recibe estas ondas de radio y las vuelve a convertir en ondas de sonido.

Los siguientes en el espectro son las microondas , un tipo de onda de radio que tiene menos de 11,8 pulgadas de largo. Las microondas que la gente usa para calentar la comida tienen ondas que miden aproximadamente cinco pulgadas. Sin embargo, los microondas no son solo para calentar sobras o tazas de café. Las microondas también se utilizan para radares, televisión y satélites.

Las microondas se producen a frecuencias más altas, con miles de millones o incluso billones de ciclos por segundo. Dado que escribir 4.000.000 de hercios es algo torpe, se escribiría como 4 gigahercios o 4 GHz . La radio digital se transmite a una frecuencia de 2.5 mil millones de hercios por segundo, o 2.5 GHz.

Las ondas infrarrojas ocurren a una frecuencia incluso más alta que las microondas. Las ondas infrarrojas se utilizan para alimentar los controles remotos de la televisión y para la obtención de imágenes térmicas, como cuando se utilizan unas gafas de visión nocturna. Cuando te sientes calentado por la luz del sol, la energía que sientes es la radiación infrarroja del sol. Dado que las ondas infrarrojas tienen frecuencias tan altas, sus longitudes de onda son tan pequeñas que solo son centésimas o milésimas de pulgada.

Todas las ondas electromagnéticas son luz, pero la banda del espectro electromagnético que pueden ver las personas y los animales se llama luz visible . Cuando un rayo de luz atraviesa un prisma, una persona puede ver cada color del arco iris separado en sus longitudes de onda individuales. El rojo, la más larga de las longitudes de onda, mide alrededor de 700 nanómetros; el amarillo ronda los 600 nanómetros; y el violeta, el más corto, mide unos 400 nanómetros de longitud.

Este diagrama desglosa el espectro electromagnético por frecuencia y tamaño de longitudes de onda. Observe la sección de luz visible del color del arco iris.

Después de la luz visible, ahora vuelve a las ondas electromagnéticas, que los humanos ya no pueden ver. Las ondas ultravioleta u ondas ultravioleta miden entre 400 y 1 nanómetro y ocurren a frecuencias muy altas, a menudo más de 1.000 billones de ciclos por segundo. Es posible que haya oído hablar de las ondas UVA y UVB, ya que son el tipo de ondas contra las que protege el bloqueador solar. Existe un tercer tipo de ondas ultravioleta, UVC, que se absorben en la atmósfera terrestre. Sin embargo, un poco de luz ultravioleta es bueno para usted, ya que le proporciona a su cuerpo la capacidad de producir vitamina D.

El siguiente tipo de onda es la radiografía. Si alguna vez se fracturó un hueso o pensó que podría haberse roto un hueso, probablemente le hicieron una radiografía . Los rayos X tienen longitudes de onda tan pequeñas que los científicos comienzan a pensar en ellos como partículas de energía llamadas rayos en lugar de ondas. A un millón de billones de longitudes de onda por segundo, los rayos X proporcionan ráfagas de energía tan fuertes que pueden matar las células del cuerpo.

Por último, en el espectro electromagnético están los rayos gamma. Los rayos gamma son lo suficientemente poderosos como para romper los enlaces entre moléculas. Son las ondas que se emiten al aire cuando explotan las bombas nucleares. Los estallidos de rayos gamma , producidos por supernovas a miles de millones de años luz de distancia en el espacio, son varias veces más brillantes que nuestro sol.

Resumen de la lección

Las olas están a nuestro alrededor. Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio para propagarse. Los campos eléctricos y magnéticos producen vibraciones y, juntos, crean ondas electromagnéticas. Las ondas electromagnéticas son ondas transversales , lo que significa que se miden por su amplitud y su longitud de onda . A finales del siglo XIX, Heinrich Hertz y Guglielmo Marconi llevaron a cabo experimentos con electricidad que llevaron al descubrimiento y uso de ondas de radio. Hoy, los siete tipos de ondas están representados en el espectro electromagnético . El espectro va desde ondas de radio de baja frecuencia hasta rayos gamma fuertes y de alta frecuencia.. Entre los dos se encuentran los otros tipos de ondas, incluidas las conocidas microondas que se utilizan para calentar alimentos y la luz visible que los humanos pueden ver. Al igual que los estallidos de rayos gamma, cada banda del espectro electromagnético nos permite aprender algo nuevo sobre el universo.

Por ejemplo, las ondas infrarrojas muestran el calor de otros planetas, lunas y estrellas. Las ondas ultravioleta (UV) nos permiten aprender más sobre las estrellas calientes y los rayos X nos permiten encontrar nubes de gas en el espacio.

Términos clave de ondas electromagnéticas

Receptor de ondas de radio

• Heinrich Hertz & Guglielmo Marconi : realizaron experimentos a finales del siglo XIX con electricidad que llevaron al descubrimiento y uso de ondas de radio.
• Ondas electromagnéticas : una combinación de campos eléctricos y magnéticos.
• Ondas de radio : ondas que se utilizan para escuchar la radio o ver la televisión.
• Ondas hertzianas : ondas electromagnéticas / de radio
• Ola : muestra la transferencia de energía
• Ondas mecánicas : atraviesan un objeto o medio físico
• Ondas transversales / amplitud : medidas por su altura
• Longitud de onda / cresta : la distancia entre el punto más alto, cresta a cresta, de una ola
• Canal : punto más bajo de una ola
• Ciclo : una ola completa, de cresta a cresta, o de un valle a otro
• Frecuencia : número de ciclos que ocurren por segundo
• Hertz o Hz : medida de frecuencia; miles – kilohercios (kHz), millones – megahercios (mHz), miles de millones – gigahercios (GHz)
• Espectro electromagnético : el orden de las ondas electromagnéticas por frecuencia: (más bajo) ondas de radio (comunicación), microondas (calentar alimentos), ondas infrarrojas (controles remotos), luz visible (lo que los humanos pueden ver), rayos ultravioleta (ondas solares peligrosas), rayos X (uso médico controlado), rayos gamma (más altos) (radiactivos)
• Rayos : partículas de energía
• Estallidos de rayos gamma : producidos por supernovas a miles de millones de años luz de distancia y son varias veces más brillantes que el sol.

Los resultados del aprendizaje

Después de completar esta lección, determine si recuerda lo suficiente para:

• Identificar a Heinrich Hertz y discutir su trabajo con ondas electromagnéticas.
• Tenga en cuenta las características de las ondas electromagnéticas.
• Nombra varios tipos de estas ondas

Rodrigo Ricardo Editor y fundador