ABC_Conceptos Electromagnéticos
II. Conceptos electromagnéticos
En el post anterior presentamos a la onda y sus características. Igualmente se resaltó la importancia de la onda electromagnética (OEM). Se mencionaron términos como espectro electromagnético y campo cuyo estudio abordaremos aquí.
Sabemos que la luz, las microondas y los rayos-x, entre otros, son formas de OEM diferenciadas por sus longitudes de onda. Tipificadas como transversales, su velocidad de propagación depende de la constante dieléctrica “ξ” y la permeabilidad magnética del medio “μ”. En caso de transmitirse en el vacío, su velocidad será 
.
El medio usado por ellas es llamado campo de fuerza eléctrico. Todo empieza con las cargas eléctricas, generadas a nivel de protones y electrones, que son componentes atómicos. Sin estas partículas cargadas no puede haber campos de fuerza eléctrica y por tanto no hay ondas electromagnéticas.
Recordemos: el protón de gran masa cargado positivamente atrae al electrón menos masivo y de carga opuesta. Esto ocurre porque existe una fuerza de atracción, llamada eléctrica, que se vuelve débil conforme aumenta la distancia y depende de la ubicación del electrón, no de su movimiento.
Un campo de fuerza es una forma de representar los efectos que las cargas eléctricas tienen unas sobre otras. Por ello se dice que una carga crea un campo de fuerza en el espacio vacío a su alrededor.
Las cargas eléctricas estacionarias producen campos eléctricos, y si están en movimiento producen campos eléctricos y magnéticos (este último presenta un componente adicional llamado inducción magnética). Ambos campos son perpendiculares entre sí y también a la dirección de propagación. Además están en fase: alcanzan sus valores máximos y mínimos al mismo tiempo.
Las alteraciones de las fuerzas contenidas en los campos eléctricos y magnéticos (cuya dependencia mutua fue explicada por Maxwell) generan una energía transmitida en paquetes (quantos) compuestos de partículas llamadas fotones. Un fotón es energía pura sin masa que viaja a la velocidad de la luz. Definido también como “la partícula de luz más pequeña”, el fotón puede comportarse igualmente como onda (el famoso comportamiento dual) y por ello:
- Como corpúsculo, la energía (E) emitida es directamente proporcional a la frecuencia (ν) de la onda asociada expresada por la relación de Planck:
, con h constante.
- Y como onda, la longitud de onda λ y la frecuencia de oscilación ν, están relacionadas por una constante: la velocidad de la luz en el medio (c en el vacío):
Definimos como Radiación Electromagnética, precisamente a esta energía radiante en movimiento. Se genera, bien porque la carga eléctrica es acelerada, ó, por una alteración en el tamaño o la dirección de la fuente de alguno de los campos existentes.
La relación entre energía, longitud de onda y frecuencia permite enunciar que “A mayor longitud de onda menor frecuencia” (y menor energía según la relación de Planck).
Si organizamos los diferentes valores de energía utilizando sus frecuencias o longitudes de onda, aparece el concepto de espectro electromagnético. Este es una representación gráfica de la radiación electromagnética, mostrada como una distribución continua, ordenada desde las ondas más largas (Radio) a las más cortas (Gamma). Las unidades generalmente utilizadas para expresar longitudes son el micrómetro (10-6 m), el Armstrong (10-8 metros) y el nanómetro (10-9 metros).
Resumiendo características:
Agreguemos que, la banda infrarroja se divide en tres secciones: próxima, intermedia y lejana.
¿Y el láser? El láser es un haz de luz intensa, con gran energía, creado en laboratorio. Se compone de ondas muy organizadas (en fase) que poseen el mismo color y van en la misma dirección. Su generación se basa en un proceso conocido como emisión estimulada estudiado por Einstein.
Para crear el rayo de luz láser se necesita una fuente de energía que excite los átomos de las sustancias que se están usando como medio y luego origine choques de unos con otros.
Ahora ya podemos analizar los instrumentos de uso común, clasificándolos utilizando la frecuencia de su señal emitida, justamente el tema del siguiente post. Nos vemos!
