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ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS - Apuntes de Electromedicina Xavier Pardell

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ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Conocimiento
COMO SE GENERAN

Una onda es una perturbación que avanza o que se propaga en un medio material o
incluso en el vacío. A pesar de la naturaleza diversa de las perturbaciones que pueden
originarlas, todas las ondas tienen un comportamiento semejante. El sonido es un tipo
de onda que se propaga únicamente en presencia de un medio que haga de soporte de la
perturbación. Los conceptos generales sobre ondas sirven para describir el sonido, pero,
inversamente, los fenómenos sonoros permiten comprender mejor algunas de las
características del comportamiento ondulatorio.

Los jugadores de dominó, como distracción complementaria, colocan las fichas del
juego en posición vertical, una al lado de otra, a una distancia inferior a la longitud de
las fichas formando una hilera. Cuando se le da un impulso a la ficha situada en uno de
los extremos se inicia una acción en cadena; cada ficha transmite a su vecina el impulso
recibido, el cual se propaga desde un extremo a otro a lo largo de toda la hilera. En
términos físicos podría decirse que una onda se ha propagado a través de las fichas de
dominó. La idea de onda corresponde en la física a la de una perturbación local de
cualquier naturaleza que avanza o se propaga a través de un medio material o incluso en
el vacío.

Algunas clases de ondas precisan para propagarse de la existencia de un medio material
que, al igual que las fichas de dominó, haga el papel de soporte de la perturbación; se
denominan genéricamente ondas mecánicas. El sonido, las ondas que se forman en la
superficie del agua, las ondas en muelles o en cuerdas, son algunos ejemplos de ondas
mecánicas y corresponden a compresiones, deformaciones y, en general, a
perturbaciones del medio que se propagan a través suyo. Sin embargo, existen ondas
que pueden propasarse aun en ausencia de medio material, es decir, en el vacío. Son las
ondas electromagnéticas o campos electromagnéticos viajeros; a esta segunda categoría
pertenecen las ondas luminosas.

Independientemente de esta diferenciación, existen ciertas características que son
comunes a todas las ondas, cualquiera que sea su naturaleza, y que en conjunto definen
el llamado comportamiento ondulatorio, esto es, una serie de fenómenos típicos que
diferencian dicho comportamiento del comportamiento propio de los corpúsculos o
partículas.

Movimiento ondulatorio:

Proceso por el que se propaga energía de un lugar a otro sin transferencia de materia,
mediante ondas mecánicas o electromagnéticas. En cualquier punto de la trayectoria de
propagación se produce un desplazamiento periódico, u oscilación, alrededor de una
posición de equilibrio. Puede ser una oscilación de moléculas de aire, como en el caso
del sonido que viaja por la atmósfera, de moléculas de agua (como en las olas que se
forman en la superficie del mar) o de porciones de una cuerda o un resorte. En todos
estos casos, las partículas oscilan en torno a su posición de equilibrio y sólo la energía
avanza de forma continua. Estas ondas se denominan mecánicas porque la energía se
transmite a través de un medio material, sin ningún movimiento global del propio
medio. Las únicas ondas que no requieren un medio material para su propagación son
las ondas electromagnéticas; en ese caso las oscilaciones corresponden a variaciones en
la intensidad de campos magnéticos y eléctricos.

Tipos de movimiento ondulatorio:

Las ondas son una perturbación periódica del medio en que se mueven. En las ondas
longitudinales, el medio se desplaza en la dirección de propagación. Por ejemplo, el aire
se comprime y expande en la misma dirección en que avanza el sonido. En las ondas
transversales, el medio se desplaza en ángulo recto a la dirección de propagación. Por
ejemplo, las ondas en un estanque avanzan horizontalmente, pero el agua se desplaza
verticalmente.

Los terremotos generan ondas de los dos tipos, que avanzan a distintas velocidades y
con distintas trayectorias. Estas diferencias permiten determinar el epicentro del sismo.
Las partículas atómicas y la luz pueden describirse mediante ondas de probabilidad, que
en ciertos aspectos se comportan como las ondas de un estanque.

Oscilación:

En física, química e ingeniería, movimiento repetido de un lado a otro en torno a una
posición central, o posición de equilibrio. El recorrido que consiste en ir desde una
posición extrema a la otra y volver a la primera, pasando dos veces por la posición
central, se denomina ciclo. El número de ciclos por segundo, o hercios (Hz), se conoce
como frecuencia de la oscilación.
Cuando se pone en movimiento un péndulo o se puntea la cuerda de una guitarra, el
péndulo y la cuerda acaban deteniéndose si no actúan sobre ellos otras fuerzas. La
fuerza que hace que dejen de oscilar se denomina amortiguadora. Con frecuencia, estas
fuerzas son fuerzas de rozamiento, pero en un sistema oscilante pueden existir otras
fuerzas amortiguadoras, por ejemplo eléctricas o magnéticas.

Frecuencia natural:

Cualquier objeto oscilante tiene una 'frecuencia natural', que es la frecuencia con la que
tiende a vibrar si no se le perturba. Por ejemplo, la frecuencia natural de un péndulo de
1 m de longitud es de 0,5 Hz, lo que significa que el péndulo va y vuelve una vez cada 2
segundos. Si se le da un ligero impulso al péndulo cada 2 segundos, la amplitud de la
oscilación aumenta gradualmente hasta hacerse muy grande. El fenómeno por el que
una fuerza relativamente pequeña aplicada de forma repetida hace que la amplitud de un
sistema oscilante se haga muy grande se denomina resonancia. Muchos problemas
graves de vibración en ingeniería son debidos a la resonancia. Por ejemplo, si la
frecuencia natural de la carrocería de un automóvil es la misma que el ritmo del motor
cuando gira a una velocidad determinada, la carrocería puede empezar a vibrar o a dar
fuertes sacudidas. Esta vibración puede evitarse al montar el motor sobre un material
amortiguador, por ejemplo hule o goma, para aislarlo de la carrocería.

Flameo:

Un tipo peligroso de vibración es la oscilación repentina y violenta conocida como
flameo. Este fenómeno se produce sobre todo en las superficies de control de los
aviones, pero también ocurre en los cables eléctricos cubiertos de escarcha cuando la
velocidad del viento es elevada. Uno de los casos de flameo más espectaculares provocó
en 1940 el hundimiento de un puente en Tacoma, Estados Unidos. La causa fue un
viento huracanado cuya velocidad potenció la vibración del puente.
En el flameo, la amplitud de vibración de una estructura puede aumentar tan
rápidamente como para que ésta se desintegre casi de forma instantánea. Por eso,
impedir el flameo es muy importante a la hora de diseñar puentes y aviones. En el caso
de los aviones, el análisis de flameo suele complementarse con pruebas realizadas con
una maqueta del avión en un túnel aerodinámico.

Sonido:

fenómeno físico que estimula el sentido del oído. En los seres humanos, esto ocurre
siempre que una vibración con frecuencia comprendida entre unos 15 y 20.000 hercios
llega al oído interno. El hercio (Hz) es una unidad de frecuencia que corresponde a un
ciclo por segundo. Estas vibraciones llegan al oído interno transmitidas a través del aire,
y a veces se restringe el término ‘sonido’ a la transmisión en este medio. Sin embargo,
en la física moderna se suele extender el término a vibraciones similares en medios
líquidos o sólidos. Los sonidos con frecuencias superiores a unos 20.000 Hz se
denominan ultrasonidos.

Características físicas:

Cualquier sonido sencillo, como una nota musical, puede describirse en su totalidad
especificando tres características de su percepción: el tono, la intensidad y el timbre.
Estas características corresponden exactamente a tres características físicas: la
frecuencia, la amplitud y la composición armónica o forma de onda. El ruido es un
sonido complejo, una mezcla de diferentes frecuencias o notas sin relación armónica.
Las ondas sonoras constituyen un tipo de ondas mecánicas que tienen la virtud de
estimular el oído humano y generar la sensación sonora. En el estudio del sonido se
deben distinguir los aspectos físicos de los aspectos fisiológicos relacionados con la
audición. Desde un punto de vista físico el sonido comparte todas las propiedades
características del comportamiento ondulatorio, por lo que puede ser descrito utilizando
los conceptos sobre ondas. A su vez el estudio del sonido sirve para mejorar la
comprensión de algunos fenómenos típicos de las ondas. Desde un punto de vista
fisiológico sólo existe sonido cuando un oído es capaz de percibirlo.

El sonido y su propagación:

Las ondas que se propagan a lo largo de un muelle como consecuencia de una
compresión longitudinal del mismo constituyen un modelo de ondas mecánicas que se
asemeja bastante a la forma en la que el sonido se genera y se propaga. Las ondas
sonoras se producen también como consecuencia de una compresión del medio a lo
largo de la dirección de propagación. Son, por tanto, ondas longitudinales.

Si un globo se conecta a un pistón capaz de realizar un movimiento alternativo mediante
el cual inyecta aire al globo y lo toma de nuevo, aquél sufrirá una secuencia de
operaciones de inflado y desinflado, con lo cual la presión del aire contenido dentro del
globo aumentará y disminuirá sucesivamente. Esta serie de compresiones y
encarecimientos alternativos llevan consigo una aportación de energía, a intervalos, del
foco al medio y generan ondas sonoras. La campana de un timbre vibra al ser golpeada
por su correspondiente martillo, lo que da lugar a compresiones sucesivas del medio que
la rodea, las cuales se propagan en forma de ondas . Un diapasón, la cuerda de una
guitarra o la de un violín producen sonido según un mecanismo análogo.

En todo tipo de ondas mecánicas el medio juega un papel esencial en la propagación de
la perturbación, hasta el punto de que en ausencia de medio material, la vibración, al no
tener por donde propasarse, no da lugar a la formación de la onda correspondiente. La
velocidad de propagación del sonido depende de las características del medio. En el
caso de medios gaseosos, como el aire, las vibraciones son transmitidas de un punto a
otro a través de choques entre las partículas que constituyen el gas, de ahí que cuanto
mayor sea la densidad de éste, mayor será la velocidad de la onda sonora
correspondiente. En los medios sólidos son las fuerzas que unen entre sí las partículas
constitutivas del cuerpo las que se encargan de propagar la perturbación de un punto a
otro. Este procedimiento más directo explica que la velocidad del sonido sea mayor en
los sólidos que en los gases.

Sonido físico y sensación sonora:

No todas las ondas sonoras pueden ser percibidas por el oído humano, el cual es
sensible únicamente a aquellas cuya frecuencia está comprendida entre los 20 y los 20
000 Hz. En el aire dichos valores extremos corresponden a longitudes de onda que van
desde 16 metros hasta 1,6 centímetros respectivamente. En general se trata de ondas de
pequeña amplitud.

Cuando una onda sonora de tales características alcanza la membrana sensible del
tímpano, produce en él vibraciones que son transmitidas por la cadena de huesillos hasta
la base de otra membrana situada en la llamada ventana oval, ventana localizada en la
cóclea o caracol. El hecho de que la ventana oval sea de 20 a 30 veces más pequeña que
el tímpano da lugar a una amplificación que llega a aumentar entre 40 y 90 veces la
presión de la onda que alcanza al tímpano. Esta onda de presión se propaga dentro del
caracol a través de un líquido viscoso hasta alcanzar otra membrana conectada a un
sistema de fibras fijas por sus extremos a modo de cuerdas de arpa, cuyas
deformaciones elásticas estimulan las terminaciones de los nervios auditivos. Las
señales de naturaleza eléctrica generadas de este modo son enviadas al cerebro y se
convierten en sensación sonora. Mediante este proceso el sonido físico es convertido en
sonido fisiológico.

Tipos de ondas:

Las ondas se clasifican según la dirección de los desplazamientos de las partículas en
relación a la dirección del movimiento de la propia onda. Si la vibración es paralela a la
dirección de propagación de la onda, la onda se denomina longitudinal. Una onda
longitudinal siempre es mecánica y se debe a las sucesivas compresiones (estados de
máxima densidad y presión) y enrarecimientos (estados de mínima densidad y presión)
del medio. Las ondas sonoras son un ejemplo típico de esta forma de movimiento
ondulatorio. Otro tipo de onda es la onda transversal, en la que las vibraciones son
perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. Las ondas transversales
pueden ser mecánicas, como las ondas que se propagan a lo largo de una cuerda tensa
cuando se produce una perturbación en uno de sus extremos, o electromagnéticas, como
la luz, los rayos X o las ondas de radio. En esos casos, las direcciones de los campos
eléctrico y magnético son perpendiculares a la dirección de propagación. Algunos
movimientos ondulatorios mecánicos, como las olas superficiales de los líquidos, son
combinaciones de movimientos longitudinales y transversales, con lo que las partículas
de líquido se mueven de forma circular.

En una onda transversal, la longitud de onda es la distancia entre dos crestas o valles
sucesivos. En una onda longitudinal, corresponde a la distancia entre dos compresiones
o entre dos enrarecimientos sucesivos. La frecuencia de una onda es el número de
vibraciones por segundo. La velocidad de propagación de la onda es igual a su longitud
de onda multiplicada por su frecuencia. En el caso de una onda mecánica, su amplitud
es el máximo desplazamiento de las partículas que vibran. En una onda
electromagnética, su amplitud es la intensidad máxima del campo eléctrico o del campo
magnético.

En relación con su ámbito de propagación las ondas pueden clasificarse en:

Monodimensionales: Son aquellas que, como las ondas en los muelles o en las cuerdas,
se propagan a lo largo de una sola dirección del espacio.

Bidimensionales: Se propagan en cualquiera de las direcciones de un plano de una
superficie. Se denominan también ondas superficiales y a este grupo pertenecen las
ondas que se producen en la superficie de un lago cuando se deja caer una piedra sobre
él.

Atendiendo a la periodicidad de la perturbación local que las origina, las ondas se
clasifican en:

Periódicas: Corresponden a la propagación de perturbaciones de características
periódicas, como vibraciones u oscilaciones que suponen variaciones repetitivas de
alguna propiedad. Así, en una cuerda unida por uno de sus extremos a un vibrador se
propagará una onda periódica.

No periódicas: La perturbación que las origina se da aisladamente y en el caso de que se
repita, las perturbaciones sucesivas tienen características diferentes. Las ondas aisladas,
como en el caso de las fichas de dominó, se denominan también pulsos.

Según que la dirección de propagación coincida o no con la dirección en la que se
produce la perturbación, las ondas pueden ser:

Longitudinales: El movimiento local del medio alcanzado por la perturbación se efectúa
en la dirección de avance de la onda. Un muelle que se comprime da lugar a una onda
longitudinal.

Transversales: La perturbación del medio se lleva a cabo en dirección perpendicular a la
de propagación. En las ondas producidas en la superficie del agua las partículas vibran
de arriba a abajo y viceversa, mientras que el movimiento ondulatorio progresa en el
plano perpendicular. Lo mismo sucede en el caso de una cuerda; cada punto vibra en
vertical, pero la perturbación avanza según la dirección de la línea horizontal. Ambas
son ondas transversales.

Ondas gravitacionales:

perturbaciones en el espacio-tiempo que, según se cree, se difunden a la velocidad de la
luz desde los lugares donde se acelera rápidamente una masa Entre las posibles fuentes
de estas ondas están las siguientes: las explosiones violentas de supernovas, que van
acompañadas del colapso de los núcleos estelares y la posterior formación de estrellas
de neutrones o agujeros negros; la interacción de agujeros negros; los púlsares (estrellas
de neutrones en rotación), y los sistemas binarios de estrellas de neutrones, cuando sus
dos componentes se funden en uno solo y mueren.

La existencia de ondas gravitacionales fue prevista en la teoría de la relatividad general
de Einstein, pero aún no se han detectado estas ondas de forma directa. Sin embargo, se
han encontrado pruebas indirectas de su existencia. Las ondas gravitacionales
hipotéticas se llevarían energía del sistema donde se originan. Se han observado
pérdidas de energía, del orden de magnitud previsto, en el 'desgaste' de las órbitas de los
dos componentes de PSR 1913+16; este objeto celeste se compone de dos estrellas de
neutrones que giran una en torno a la otra. En 1993 se concedió el Premio Nóbel de
Física a los estadounidenses Russell A. Hulse y Joseph H. Taylor, de la Universidad de
Princeton, por este trabajo y por el descubrimiento de púlsares binarios.

Una observación más directa de las ondas gravitacionales proporcionaría una
confirmación más profunda y detallada de la relatividad, y también abriría un nuevo
campo en astronomía al proporcionar nueva información sobre el colapso de las
estrellas, la interacción de los agujeros negros y la velocidad de expansión del Universo.
Sin embargo, la detección de estas ondas es uno de los mayores retos de la actual física
experimental. La detección se basa en observar tensiones en el espacio, cambios
extremadamente pequeños en la distancia entre objetos materiales provocados por las
ondas. En la mayoría de las situaciones, estos movimientos son mayores cuando las
distancias totales también son mayores. El análisis teórico sugiere que los detectores
tendrían que ser sensibles a tensiones del orden de 10-21 a 10-22. Esta relación equivale
a un cambio de aproximadamente el diámetro de un átomo, o menos, en la distancia de
la Tierra al Sol. Esta variación puede producirse en una escala temporal que va de
milisegundos a horas, según el tipo de fuente que se quiera detectar. El diseño de
cualquier detector depende de la escala temporal de las señales que debe buscar.
Se están desarrollando varios experimentos para la detección de ondas gravitacionales.
Algunos se basan en observar las oscilaciones inducidas por las ondas gravitacionales
en barras de aluminio de varias toneladas de peso y enfriadas a temperaturas por debajo
de 1 kelvin. El primero en emplear esta técnica, a finales de la década de 1960, fue
Joseph Weber, de la Universidad de Maryland, Estados Unidos. Sin embargo, las
técnicas más prometedoras para fabricar detectores muy sensibles consisten en colgar
masas de unas decenas de kilos en péndulos situados a varios kilómetros de distancia
sobre la superficie terrestre y emplear interferómetros láser para medir sus movimientos,
o realizar medidas entre satélites artificiales libres de rozamiento separados por varios
millones de kilómetros, en órbitas suficientemente altas para no estar sometidos a los
efectos de la atmósfera terrestre. En estos casos, los dos objetos de referencia se colocan
formando dos trayectorias en ángulo y se miden los cambios en la longitud relativa de
ambas trayectorias o brazos.

En Estados Unidos se están construyendo dos sistemas de detectores, cada uno con
brazos de 4 Km. de longitud, como parte del proyecto LIGO; el primero está en el
estado de Washington, y el segundo en Luisiana. En Europa, el interferómetro italofrancés VIRGO, con brazos de 3 Km. de longitud, se está construyendo cerca de Pisa,
en el norte de Italia. Científicos alemanes y británicos están colaborando en la
construcción del GEO 600, un interferómetro más corto con brazos de 600 m y diseño
tecnológico avanzado situado cerca de Hannover, en el noroeste de Alemania. En Japón
se está construyendo un detector con brazos algo más cortos. Se prevé que estos
detectores sean operativos hacia finales de siglo, y que las observaciones realizadas en
colaboración permitan la primera detección directa de ondas gravitacionales. También
se están desarrollando planes para realizar detectores con líneas de referencia de gran
longitud.

Debido a los efectos de fluctuaciones gravitatorias locales, los detectores de ondas
gravitacionales situados en la Tierra sólo podrán buscar señales por encima de un hercio
(1 hercio, o Hz, corresponde a un ciclo por segundo). Esto permite buscar colapsos
estelares, la fusión de estrellas de neutrones en sistemas binarios y señales de púlsares,
ya sean aislados o en sistemas binarios. Sin embargo, existen numerosas fuentes de
frecuencia mucho menor, que van desde los sistemas estelares binarios hasta los
agujeros negros masivos que interaccionan entre sí o con la materia ordinaria, y es muy
importante explorar el régimen de bajas frecuencias. Para hacerlo posible, la Agencia
Espacial Europea está planteándose lanzar, hacia el año 2015, el LISA, un sistema
espacial que emplea satélites y un detector interferométrico láser, con longitudes de
brazo de 5 millones de kilómetros.

Luz:

forma de radiación electromagnética similar al calor radiante, las ondas de radio o los
rayos X. La luz corresponde a oscilaciones extremadamente rápidas de un campo
electromagnético, en un rango determinado de frecuencias que pueden ser detectadas
por el ojo humano. Las diferentes sensaciones de color corresponden a luz que vibra con
distintas frecuencias, que van desde aproximadamente 4 × 1014 vibraciones por
segundo en la luz roja hasta aproximadamente 7,5 × 1014 vibraciones por segundo en la
luz violeta. El espectro de la luz visible suele definirse por su longitud de onda, que es
más pequeña en el violeta (unas 40 millonésimas de centímetro) y máxima en el rojo
(75 millonésimas de centímetro). Las frecuencias mayores, que corresponden a
longitudes de onda más cortas, incluyen la radiación ultravioleta, y las frecuencias aún
más elevadas están asociadas con los rayos X. Las frecuencias menores, con longitudes
de onda más altas, se denominan rayos infrarrojos, y las frecuencias todavía más bajas
son características de las ondas de radio. La mayoría de la luz procede de electrones que
vibran a esas frecuencias al ser calentados a una temperatura elevada. Cuanto mayor es
la temperatura, mayor es la frecuencia de vibración y más azul es la luz producida.

Naturaleza de la luz:

La luz es emitida por sus fuentes en línea recta, y se difunde en una superficie cada vez
mayor a medida que avanza; la luz por unidad de área disminuye según el cuadrado de
la distancia. Cuando la luz incide sobre un objeto es absorbida o reflejada; la luz
reflejada por una superficie rugosa se difunde en todas direcciones. Algunas frecuencias
se reflejan más que otras, y esto da a los objetos su color característico. Las superficies
blancas difunden por igual todas las longitudes de onda, y las superficies negras
absorben casi toda la luz. Por otra parte, para que la reflexión forme imágenes es
necesaria una superficie muy pulida, como la de un espejo.

La definición de la naturaleza de la luz siempre ha sido un problema fundamental de la
física. El matemático y físico británico Isaac Newton describió la luz como una emisión
de partículas, y el astrónomo, matemático y físico holandés Christiaan Huygens
desarrolló la teoría de que la luz se desplaza con un movimiento ondulatorio.
En la actualidad se cree que estas dos teorías son complementarias, y el desarrollo de la
teoría cuántica ha llevado al reconocimiento de que en algunos experimentos la luz se
comporta como una corriente de partículas y en otros como una onda. En las situaciones
en que la luz presenta movimiento ondulatorio, la onda vibra perpendicular a la
dirección de propagación; por eso, la luz puede polarizarse en dos ondas perpendiculares entre sí.

Difracción e interferencia de la luz:

Cuando la luz pasa a través de una rendija cuyo tamaño es próximo a la longitud de
onda de la luz, ésta se difracta, se produce un cambio en la forma de la onda. Cuando la
luz pasa a través de dos rendijas, las ondas procedentes de una rendija interfieren con las
ondas que vienen de la otra. La interferencia constructiva tiene lugar cuando las ondas
llegan en fase, es decir, cuando las crestas (o los valles) de una onda coinciden con las
crestas (o los valles) de la otra onda, formando una onda con una cresta (o un valle)
mayor. La interferencia destructiva se produce cuando las ondas llegan en oposición de
fase, es decir, cuando la cresta de una onda coincide con el valle de la otra onda,
cancelándose mutuamente para producir una onda más pequeña o no producir onda
alguna.

Velocidad:

El primero en medir la velocidad de la luz en un experimento de laboratorio fue el físico
francés Armand Hippolyte Louis Fizeau, aunque observaciones astronómicas anteriores
habían proporcionado una velocidad aproximadamente correcta. En la actualidad, la
velocidad de la luz en el vacío se toma como 299.792.458 m/s, y este valor se emplea
para medir grandes distancias a partir del tiempo que emplea un pulso de luz o de ondas
de radio para alcanzar un objetivo y volver. Este es el principio del radar.

El conocimiento preciso de la velocidad y la longitud de onda de la luz también permite
una medida precisa de las longitudes. De hecho, el metro se define en la actualidad
como la longitud recorrida por la luz en el vacío en un intervalo de tiempo de
1/299.792.458 segundos. La velocidad de la luz en el aire es ligeramente distinta según
la longitud de onda, y en promedio es un 3% menor que en el vacío; en el agua es
aproximadamente un 25% menor, y en el vidrio ordinario un 33% menor.
La luz tiene un efecto importante en muchos compuestos químicos. Las plantas, por
ejemplo, emplean la luz solar para llevar a cabo la fotosíntesis, y la exposición a la luz
de determinados compuestos de plata hace que se oscurezcan en presencia de otros
compuestos químicos, característica empleada en la fotografía.

Rayos X:

radiación electromagnética penetrante, con una longitud de onda menor que la luz
visible, producida bombardeando un blanco —generalmente de volframio— con
electrones de alta velocidad. Los rayos X fueron descubiertos de forma accidental en
1895 por el físico alemán Wilhelm Conrad Roentgen mientras estudiaba los rayos
catódicos en un tubo de descarga gaseosa de alto voltaje. A pesar de que el tubo estaba
dentro de una caja de cartón negro, Roentgen vio que una pantalla de platino cianuro de
bario, que casualmente estaba cerca, emitía luz fluorescente siempre que funcionaba el
tubo. Tras realizar experimentos adicionales, determinó que la fluorescencia se debía a
una radiación invisible más penetrante que la radiación ultravioleta (véase
Luminiscencia). Roentgen llamó a los rayos invisibles “rayos X” por su naturaleza
desconocida. Posteriormente, los rayos X fueron también denominados rayos Roentgen
en su honor.

Naturaleza de los rayos X:

Los rayos X son radiaciones electromagnéticas cuya longitud de onda va desde unos
10 nm hasta 0,001 nm (1 nm o nanómetro equivale a 10-9 m). Cuanto menor es la
longitud de onda de los rayos X, mayores son su energía y poder de penetración. Los
rayos de mayor longitud de onda, cercanos a la banda ultravioleta del espectro
electromagnético, se conocen como rayos X blandos; los de menor longitud de onda,
que están más próximos a la zona de rayos gamma o incluso se solapan con ésta, se
denominan rayos X duros.

Los rayos X formados por una mezcla de muchas longitudes
de onda diferentes se conocen como rayos X ‘blancos’, para diferenciarlos de los
rayos X monocromáticos, que tienen una única longitud de onda. Tanto la luz visible
como los rayos X se producen a raíz de las transiciones de los electrones atómicos de
una órbita a otra. La luz visible corresponde a transiciones de electrones externos y los
rayos X a transiciones de electrones internos. En el caso de la radiación de frenado o
bremsstrahlung (ver más adelante), los rayos X se producen por el frenado o deflección
de electrones libres que atraviesan un campo eléctrico intenso. Los rayos gamma, cuyos
efectos son similares a los de los rayos X, se producen por transiciones de energía en el
interior de núcleos excitados.

Radio:

sistema de comunicación mediante ondas electromagnéticas que se propagan por el
espacio. Debido a sus características variables, se utilizan ondas radiofónicas de
diferente longitud para distintos fines; por lo general se identifican mediante su
frecuencia. Las ondas más cortas poseen una frecuencia (número de ciclos por segundo)
más alta; las ondas más largas tienen una frecuencia más baja (menos ciclos por
segundo).
El nombre del pionero alemán de la radio Heinrich Hertz ha servido para bautizar al
ciclo por segundo (hertz, hercio o hertzio, Hz). Un kilohercio (Khz.) es 1.000 ciclos por
segundo, 1 megahercio (MHz) 1 millón de ciclos por segundo y 1 giga hercio (GHz) es
1 billón de ciclos por segundo. Las ondas de radio van desde algunos kilohertzios a
varios giga hertzios. Las ondas de luz visible son mucho más cortas. En el vacío, toda
radiación electromagnética se desplaza en forma de ondas a una velocidad uniforme de
300.000 kilómetros por segundo.

Las ondas de radio se utilizan no sólo en la radiodifusión, sino también en la telegrafía
inalámbrica, la transmisión por teléfono, la televisión, el radar, los sistemas de
navegación y la comunicación espacial. En la atmósfera, las características físicas del
aire ocasionan pequeñas variaciones en el movimiento ondulatorio, que originan errores
en los sistemas de comunicación radiofónica como el radar. Además, las tormentas o las
perturbaciones eléctricas provocan fenómenos anormales en la propagación de las ondas
de radio.
Las ondas electromagnéticas dentro de una atmósfera uniforme se desplazan en línea
recta, y como la superficie terrestre es prácticamente esférica, la comunicación
radiofónica a larga distancia es posible gracias a la reflexión de las ondas de radio en la
ionosfera. Las ondas radiofónicas de longitud inferior a unos 10 m, que reciben los
nombres de frecuencias muy alta, ultra elevada y súper elevada (VHF, UHF y SHF), no
se reflejan en la ionosfera; así, en la práctica, estas ondas muy cortas sólo se captan a
distancia visual. Las longitudes de onda inferiores a unos pocos centímetros son
absorbidas por las gotas de agua o por las nubes; las inferiores a 1,5 cm pueden quedar
absorbidas por el vapor de agua existente en la atmósfera limpia.

Frecuencia:

término empleado en física para indicar el número de veces que se repite en un segundo
cualquier fenómeno periódico. La frecuencia es muy importante en muchas áreas de la
física, como la mecánica o el estudio de las ondas de sonido.

Las frecuencias de los objetos oscilantes abarcan una amplísima gama de valores. Los
temblores de los terremotos pueden tener una frecuencia inferior a 1, mientras que las
veloces oscilaciones electromagnéticas de los rayos gamma pueden tener frecuencias de
1020 o más. En casi todas las formas de vibración mecánica existe una relación entre la
frecuencia y las dimensiones físicas del objeto que vibra. Por ejemplo, el tiempo que
necesita un péndulo para realizar una oscilación completa depende en parte de la
longitud del péndulo; la frecuencia de vibración de la cuerda de un instrumento musical
está determinada en parte por la longitud de la cuerda. En general, cuanto más corto es
el objeto, mayor es la frecuencia de vibración.

En todas las clases de movimiento ondulatorio, la frecuencia de la onda suele darse
indicando el número de crestas de onda que pasan por un punto determinado cada
segundo. La velocidad de la onda y su frecuencia y longitud de onda están relacionadas
entre sí. La longitud de onda (la distancia entre dos crestas consecutivas) es
inversamente proporcional a la frecuencia y directamente proporcional a la velocidad.
En términos matemáticos, esta relación se expresa por la ecuación v = l f, donde v es la
velocidad, f es la frecuencia y l (la letra griega lambda) es la longitud de onda. A partir
de esta ecuación puede hallarse cualquiera de las tres cantidades si se conocen las otras
dos.

La frecuencia se expresa en hercios (Hz); una frecuencia de 1 Hz significa que existe 1
ciclo u oscilación por segundo. La unidad se llama así en honor del físico alemán
Heinrich Rudolf Hertz, el primero en demostrar la naturaleza de la propagación de las
ondas electromagnéticas. Las unidades como kilohercios (Khz.) —miles de ciclos por
segundo—, megahercios (MHz) —millones de ciclos por segundo— y giga hercios
(GHz) —miles de millones de ciclos por segundo— se usan para describir fenómenos
de alta frecuencia como las ondas de radio. Estas ondas y otros tipos de radiación
electromagnética pueden caracterizarse por sus longitudes de onda o por sus
frecuencias. Las ondas electromagnéticas de frecuencias extremadamente elevadas,
como la luz o los rayos X, suelen describirse mediante sus longitudes de onda, que
frecuentemente se expresan en nanómetros (un nanómetro, abreviado nm, es una
milmillonésima de metro). Una onda electromagnética con una longitud de onda de 1
nm tiene una frecuencia de aproximadamente 300 millones de GHz.
Frecuencia modulada (FM), sistema de transmisión de radio en el que la onda portadora
se modula de forma que su frecuencia varíe según la señal de audio transmitida. El
primer sistema operativo de comunicación radiofónica fue descrito por el inventor
norteamericano Edwin H. Armstrong en 1936.

Frecuencia:
Percibimos la frecuencia de los sonidos como tonos más graves o más agudos. La
frecuencia es el número de ciclos (oscilaciones) que una onda sonora efectúa en un
tiempo dado; se mide en hercios (ciclos por segundo). En este ejemplo escuchamos una
misma nota (la) a diferentes frecuencias, de 110,00 a 880,00 hercios (Hz). Los seres
humanos sólo podemos percibir el sonido en un rango de frecuencias relativamente
reducido, aproximadamente entre 20 y 20.000 hercios.

Modulación de radio:
Las ondas de frecuencia audio hay que mezclarlas con ondas portadoras para poder ser
emitidas por la radio. Es necesario modificar la frecuencia (ritmo de oscilación) o la
amplitud (altura) mediante un proceso denominado modulación. Estos dos procesos
explican la existencia de los dos tipos de estaciones AM o FM en la radio. Las señales
son totalmente diferentes, por lo que no pueden recibirse simultáneamente.

La ecuación de onda:
El movimiento ondulatorio puede expresarse en forma matemática mediante una
ecuación que describa un movimiento vibratorio avanzando por un medio. Para ello es
preciso partir de la ecuación que define la oscilación del foco u origen de la
perturbación. Si el movimiento es armónico simple su ecuación correspondiente será:

Y = A · sen w t
   Y = A · sen (2pft)

Donde la elongación se representa, en este caso, por la letra Y, pues en ondas
transversales, como sucede en las cuerdas, equivale a una altura.

Dado que la perturbación avanza a una velocidad v, en recorrer una distancia r
Eso significa que el estado de perturbación de cualquier punto P situado a una distancia
r del foco O coincidirá con el que tenía el foco t' segundos antes. Se trata de un tiempo
de retardo que indica en cuánto se ha retrasado la perturbación al llegar a P respecto del
foco.

Por tanto, si en la ecuación de la elongación que describe la situación del foco, se
cambia t por t-t' se obtiene una ecuación que describe el estado de perturbación del
punto P:
Dado que t y r hacen referencia a instantes genéricos y distancias genéncas respecto del
foco O, la anterior ecuación describe el estado de perturbación del medio, medido por la
altura Y en cualquier punto y en cualquier instante, lo que constituye una buena
descripción matemática de una onda armónica.

El argumento de la función seno correspondiente puede expresarse también en la forma


dado que w= 2p/T y v = l/T; lo cual permite escribir la ecuación de ondas en función de
sus parámetros o constantes características, tales como la amplitud A, el periodo T y la
longitud l.



La ecuación de onda recibe también el nombre de función de onda y puede referirse a
una perturbación genérica que no consista precisamente en una altura, si se sustituye Y
por la letra griega Y que designa la magnitud de la perturbación. En tal caso, la función
de onda toma la forma en donde Y puede representar la alteración, con el tiempo, de propiedades físicas tan diversas como una densidad, una presión, un campo eléctrico o un campo magnético,
por ejemplo, y su propagación por el espacio.

Comportamiento de las ondas:

La velocidad de una onda en la materia depende de la elasticidad y densidad del medio.
En una onda transversal a lo largo de una cuerda tensa, por ejemplo, la velocidad
depende de la tensión de la cuerda y de su densidad lineal o masa por unidad de
longitud. La velocidad puede duplicarse cuadruplicando la tensión, o reducirse a la
mitad cuadruplicando la densidad lineal. La velocidad de las ondas electromagnéticas en
el vacío (entre ellas la luz) es constante y su valor es de aproximadamente 300.000
km/s. Al atravesar un medio material esta velocidad varía sin superar nunca su valor en
el vacío.

Cuando dos ondas se encuentran en un punto, el desplazamiento resultante en ese punto
es la suma de los desplazamientos individuales producidos por cada una de las ondas. Si
los desplazamientos van en el mismo sentido, ambas ondas se refuerzan; si van en
sentido opuesto, se debilitan mutuamente. Este fenómeno se conoce como interferencia.
Cuando dos ondas de igual amplitud, longitud de onda y velocidad avanzan en sentido
opuesto a través de un medio se forman ondas estacionarias. Por ejemplo, si se ata a una
pared el extremo de una cuerda y se agita el otro extremo hacia arriba y hacia abajo, las
ondas se reflejan en la pared y vuelven en sentido inverso.

Si suponemos que la reflexión es perfectamente eficiente, la onda reflejada estará media longitud de onda retrasada con respecto a la onda inicial. Se producirá interferencia entre ambas ondas y
el desplazamiento resultante en cualquier punto y momento será la suma de los
desplazamientos correspondientes a la onda incidente y la onda reflejada. En los puntos
en los que una cresta de la onda incidente coincide con un valle de la reflejada, no existe
movimiento; estos puntos se denominan nodos. A mitad de camino entre dos nodos, las
dos ondas están en fase, es decir, las crestas coinciden con crestas y los valles con
valles; en esos puntos, la amplitud de la onda resultante es dos veces mayor que la de la
onda incidente; por tanto, la cuerda queda dividida por los nodos en secciones de una
longitud de onda. Entre los nodos (que no avanzan a través de la cuerda), la cuerda vibra
transversalmente.

Las ondas estacionarias aparecen también en las cuerdas de los instrumentos musicales.
Por ejemplo, una cuerda de violín vibra como un todo (con nodos en los extremos), por
mitades (con un nodo adicional en el centro), por tercios… Todas estas vibraciones se
producen de forma simultánea; la vibración de la cuerda como un todo produce el tono
fundamental y las restantes vibraciones generan los diferentes armónicos.
En mecánica cuántica, la estructura del átomo se explica por analogía con un sistema de
ondas estacionarias. Gran parte de los avances de la física moderna se basan en
elaboraciones de la teoría de las ondas y el movimiento ondulatorio.

Interferencia:

efecto que se produce cuando dos o más ondas se solapan o entrecruzan. Cuando las
ondas interfieren entre sí, la amplitud (intensidad o tamaño) de la onda resultante
depende de las frecuencias, fases relativas (posiciones relativas de crestas y valles) y
amplitudes de las ondas iniciales; Por ejemplo, la interferencia constructiva se produce
en los puntos en que dos ondas de la misma frecuencia que se solapan o entrecruzan
están en fase; es decir, cuando las crestas y los valles de ambas ondas coinciden. En ese
caso, las dos ondas se refuerzan mutuamente y forman una onda cuya amplitud es igual
a la suma de las amplitudes individuales de las ondas originales. La interferencia
destructiva se produce cuando dos ondas de la misma frecuencia están completamente
desfasadas una respecto a la otra; es decir, cuando la cresta de una onda coincide con el
valle de otra. En este caso, las dos ondas se cancelan mutuamente. Cuando las ondas
que se cruzan o solapan tienen frecuencias diferentes o no están exactamente en fase ni
desfasadas, el esquema de interferencia puede ser más complejo.

La luz visible está formada por ondas electromagnéticas que pueden interferir entre sí.
La interferencia de ondas de luz causa, por ejemplo, las irisaciones que se ven a veces
en las burbujas de jabón. La luz blanca está compuesta por ondas de luz de distintas
longitudes de onda. Las ondas de luz reflejadas en la superficie interior de la burbuja
interfieren con las ondas de esa misma longitud reflejadas en la superficie exterior. En
algunas de las longitudes de onda, la interferencia es constructiva, y en otras destructiva.
Como las distintas longitudes de onda de la luz corresponden a diferentes colores, la luz
reflejada por la burbuja de jabón aparece coloreada. El fenómeno de la interferencia
entre ondas de luz visible se utiliza en holografía e interferometría (véase Holograma;
Interferómetro).

La interferencia puede producirse con toda clase de ondas, no sólo ondas de luz. Las
ondas de radio interfieren entre sí cuando rebotan en los edificios de las ciudades, con lo
que la señal se distorsiona. Cuando se construye una sala de conciertos hay que tener en
cuenta la interferencia entre ondas de sonido, para que una interferencia destructiva no
haga que en algunas zonas de la sala no puedan oírse los sonidos emitidos desde el
escenario. Arrojando objetos al agua estancada se puede observar la interferencia de
ondas de agua, que es constructiva en algunos puntos y destructiva en otros.

La difracción:

Las ondas son capaces de traspasar orificios y bordear obstáculos interpuestos en su
camino. Esta propiedad característica del comportamiento ondulatorio puede ser
explicada como consecuencia del principio de Huygens y del fenómeno de
interferencias.

Así, cuando una fuente de ondas alcanza una placa con un orificio o rendija central,
cada punto de la porción del frente de ondas limitado por la rendija se convierte en foco
emisor de ondas secundarias todas de idéntica frecuencia. Los focos secundarios que
corresponden a los extremos de la abertura generan ondas que son las responsables de
que el haz se abra tras la rendija y bordee sus esquinas. En los puntos intermedios se
producen superposiciones de las ondas secundarias que dan lugar a zonas de intensidad
máxima y de intensidad mínima típicas de los fenómenos de interferencias.

Ambos fenómenos que caracterizan la difracción de las ondas dependen de la relación
existente entre el tamaño de la rendija o del obstáculo y la longitud de onda. Así, una
rendija cuya anchura sea del orden de la longitud de la onda considerada, será
completamente bordeada por la onda incidente y, además, el patrón de interferencias se
reducirá a una zona de máxima amplitud idéntica a un foco. Es como si mediante este
procedimiento se hubiera seleccionado uno de los focos secundarios descritos por
Huygens en el principio que lleva su nombre.

temblores. En la isla de Hawai, los sismógrafos pueden registrar hasta mil pequeños
sismos diarios antes de una erupción.
Los seres humanos pueden inducir la aparición de terremotos cuando realizan
determinadas actividades, por ejemplo en el rellenado de nuevos embalses (presas), en
la detonación subterránea de explosivos atómicos o en el bombeo de líquidos de las
profundidades terrestres. Incluso se pueden producir temblores esporádicos debidos al
colapso subterráneo de minas antiguas.

Radiación:

proceso de transmisión de ondas o partículas a través del espacio o de algún medio; el
término también se emplea para las propias ondas o partículas. Las ondas y las
partículas tienen muchas características comunes; no obstante, la radiación suele
producirse predominantemente en una de las dos formas. La radiación mecánica
corresponde a ondas que sólo se transmiten a través de la materia, como las ondas de
sonido. La radiación electromagnética es independiente de la materia para su
propagación; sin embargo, la velocidad, intensidad y dirección de su flujo de energía se
ven influidos por la presencia de materia. Esta radiación abarca una gran variedad de
energías. La radiación electromagnética con energía suficiente para provocar cambios
en los átomos sobre los que incide se denomina radiación ionizante. La radiación de
partículas también puede ser ionizante si tiene suficiente energía. Algunos ejemplos de
radiación de partículas son los rayos cósmicos, los rayos alfa o los rayos beta. Los rayos
cósmicos son chorros de núcleos cargados positivamente, en su mayoría núcleos de
hidrógeno (protones). Los rayos cósmicos también pueden estar formados por
electrones, rayos gamma, piones y muones. Los rayos alfa son chorros de núcleos de
helio positivamente cargados, generalmente procedentes de materiales radiactivos. Los
rayos beta son corrientes de electrones, también procedentes de fuentes radiactivas.

Radiación electromagnética:

ondas producidas por la oscilación o la aceleración de una carga eléctrica. Las ondas
electromagnéticas tienen componentes eléctricos y magnéticos. La radiación
electromagnética puede ordenarse en un espectro que se extiende desde ondas de
frecuencias muy elevadas (longitudes de onda pequeñas) hasta frecuencias muy bajas
(longitudes de onda altas). La luz visible es sólo una pequeña parte del espectro
electromagnético. Por orden decreciente de frecuencias (o creciente de longitudes de
onda), el espectro electromagnético está compuesto por rayos gamma, rayos X duros y
blandos, radiación ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos, microondas y ondas de
radio. Los rayos gamma y los rayos X duros tienen una longitud de onda de entre 0,005
y 0,5 nanómetros (un nanómetro, o nm, es una millonésima de milímetro). Los rayos X
blandos se solapan con la radiación ultravioleta en longitudes de onda próximas a los 50
nm. El ultravioleta, a su vez, da paso a la luz visible, que va aproximadamente desde
400 hasta 800 nm. Los rayos infrarrojos o "radiación de calor" (véase Transferencia de
calor) se solapan con las frecuencias de radio de microondas, entre los 100.000 y
400.000 nm. Desde esta longitud de onda hasta unos 15.000 metros, el espectro está
ocupado por las diferentes ondas de radio; más allá de la zona de radio, el espectro entra
en las bajas frecuencias, cuyas longitudes de onda llegan a medirse en decenas de miles
de kilómetros.

Propiedades:

Las ondas electromagnéticas no necesitan un medio material para propagarse. Así, estas
ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar y llegar a la Tierra desde
el Sol y las estrellas. Independientemente de su frecuencia y longitud de onda, todas las
ondas electromagnéticas se desplazan en el vacío a una velocidad c = 299.792 km/s.
Todas las radiaciones del espectro electromagnético presentan las propiedades típicas
del movimiento ondulatorio, como la difracción y la interferencia. Las longitudes de
onda van desde billonésimas de metro hasta muchos kilómetros. La longitud de onda (l)
y la frecuencia (f) de las ondas electromagnéticas, relacionadas mediante la expresión
l·f = c son importantes para determinar su energía, su visibilidad, su poder de
penetración y otras características.

Teoría:

El físico británico James Clerk Maxwell estableció la teoría de las ondas
electromagnéticas en una serie de artículos publicados en la década de 1860. Maxwell
analizó matemáticamente la teoría de los campos electromagnéticos y afirmó que la luz
visible era una onda electromagnética.
Los físicos sabían desde principios del siglo XIX que la luz se propaga como una onda
transversal (una onda en la que las vibraciones son perpendiculares a la dirección de
avance del frente de ondas). Sin embargo, suponían que las ondas de luz requerían algún
medio material para transmitirse, por lo que postulaban la existencia de una sustancia
difusa, llamada éter, que constituía el medio no observable. La teoría de Maxwell hacía
innecesaria esa suposición, pero el concepto de éter no se abandonó inmediatamente,
porque encajaba con el concepto newtoniano de un marco absoluto de referencia
espaciotemporal. Un famoso experimento realizado por el físico estadounidense Albert
Abraham Michelson y el químico de la misma nacionalidad Edward Williams Morley a
finales del siglo XIX socavó el concepto del éter, y fue muy importante en el desarrollo
de la teoría de la relatividad. De este trabajo concluyó que la velocidad de la radiación
electromagnética en el vacío es una cantidad invariante, que no depende de la velocidad
de la fuente de radiación o del observador.

Radiación ultravioleta:

radiación electromagnética cuyas longitudes de onda van aproximadamente desde los
400 nm, el límite de la luz violeta, hasta los 15 nm, donde empiezan los rayos X. (Un
nanómetro, o nm, es una millonésima de milímetro). La radiación ultravioleta puede
producirse artificialmente mediante lámparas de arco; la de origen natural proviene
principalmente del Sol.
La radiación ultravioleta puede ser dañina para los seres vivos, sobre todo cuando su
longitud de onda es baja. La radiación ultravioleta con longitudes de onda inferiores a
300 nm se emplea para esterilizar superficies porque mata a las bacterias y los virus. En
los seres humanos, la exposición a radiación ultravioleta de longitudes de onda
inferiores a los 310 nm puede producir quemaduras; una exposición prolongada durante
varios años puede provocar cáncer de piel.

La atmósfera terrestre protege a los organismos vivos de la radiación ultravioleta del
Sol. Si toda la radiación ultravioleta procedente del Sol llegara a la superficie de la
Tierra, acabaría probablemente con la mayor parte de la vida en el planeta.
Afortunadamente, la capa de ozono de la atmósfera absorbe casi toda la radiación
ultravioleta de baja longitud de onda y gran parte de la de alta longitud de onda. Sin
embargo, la radiación ultravioleta no sólo tiene efectos perniciosos; gran parte de la
vitamina D que las personas y los animales necesitan para mantenerse sanos se produce
cuando la piel es irradiada por rayos ultravioleta.

Muchas sustancias se comportan de forma distinta cuando se las expone a luz
ultravioleta que cuando se las expone a luz visible. Por ejemplo, algunos minerales,
colorantes, vitaminas, aceites naturales y otros productos se vuelven fluorescentes en
presencia de luz ultravioleta, es decir, parecen brillar. Las moléculas de esas sustancias
absorben la radiación ultravioleta invisible, adquieren energía, y se desprenden del
exceso de energía emitiendo luz visible. Véase Luminiscencia. Otro ejemplo es el vidrio
de las ventanas, que es transparente a la luz visible pero opaco a una amplia gama de
rayos ultravioletas, especialmente los de baja longitud de onda. Algunos vidrios
especiales son transparentes para los rayos ultravioleta de mayor longitud de onda, y el
cuarzo es transparente a toda la gama de rayos ultravioleta naturales.

Rayos infrarrojos:

emisión de energía en forma de ondas electromagnéticas en la zona del espectro situada
inmediatamente después de la zona roja de la radiación visible; La longitud de onda de
los rayos infrarrojos es menor que la de las ondas de radio y mayor que la de la luz
visible. Oscila entre aproximadamente 10-6 y 10-3 metros. La radiación infrarroja
puede detectarse como calor, para lo que se emplean instrumentos como el bolómetro.
Los rayos infrarrojos se utilizan para obtener imágenes de objetos lejanos ocultos por la
bruma atmosférica, que dispersa la luz visible pero no la radiación infrarroja. En
astronomía se utilizan los rayos infrarrojos para estudiar determinadas estrellas y
nebulosas. Para las fotografías infrarrojas de alta precisión se emplea un filtro opaco que
sólo deja pasar radiación infrarroja, pero generalmente basta un filtro corriente
anaranjado o rojo claro, que absorbe la luz azul y violeta. La fotografía infrarroja,
desarrollada hacia 1880, se ha convertido en la actualidad en una importante
herramienta de diagnóstico en la medicina, la agricultura y la industria.

El uso de técnicas infrarrojas permite observar situaciones patológicas que no pueden verse a
simple vista ni en una radiografía. La teledetección mediante fotografía infrarroja aérea
y orbital se ha empleado para observar las condiciones de las cosechas y el daño por
insectos y enfermedades en grandes zonas agrícolas, así como para localizar depósitos
minerales. En la industria, la espectroscopia de infrarrojos es una parte cada vez más
importante de la investigación de metales y aleaciones, y la fotografía infrarroja se
emplea para regular la calidad de los productos.

Dispositivos infrarrojos como los empleados durante la II Guerra Mundial permiten ver
objetos en la oscuridad. Estos instrumentos consisten básicamente en una lámpara que
emite un haz de rayos infrarrojos, a veces denominados luz negra, y un telescopio que
recibe la radiación reflejada por el objeto y la convierte en una imagen visible.

Microondas:

ondas electromagnéticas de radio situadas entre los rayos infrarrojos (cuya frecuencia es
mayor) y las ondas de radio convencionales. Su longitud de onda va aproximadamente
desde 1 mm hasta 30 cm. Las microondas se generan con tubos de electrones especiales
como el clistrón o el magnetrón, que incorporan resonadores para controlar la
frecuencia, o con osciladores o dispositivos de estado sólido especiales. Las microondas
tienen muchas aplicaciones: radio y televisión, radares, meteorología, comunicaciones
vía satélite, medición de distancias, investigación de las propiedades de la materia o
cocinado de alimentos.

Los hornos de microondas funcionan excitando las moléculas de agua de los alimentos,
lo que hace que vibren y produzcan calor. Las microondas entran a través de aberturas
practicadas en la parte superior de la cavidad de cocción, donde un agitador las dispersa
de forma homogénea por todo el horno. Las microondas no pueden penetrar en un
recipiente de metal para calentar la comida, pero sí atraviesan los recipientes no
metálicos.

Las microondas pueden detectarse con un instrumento formado por un rectificador de
diodos de silicio conectado a un amplificador y a un dispositivo de registro o una
pantalla. La exposición a las microondas es peligrosa cuando se producen densidades
elevadas de radiación, como ocurre en los máseres. Pueden provocar quemaduras,
cataratas, daños en el sistema nervioso y esterilidad. Todavía no se conocen bien los
posibles peligros de la exposición prolongada a microondas de bajo nivel.

Xavier Pardell
Ing. Telecomunicación
Técnico Electromedicina

 
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