Con este texto pretendo explicar de una manera sencilla cómo funcionan las ondas electromagnéticas y la razón de su existencia, mi mayor interés dentro del mundo de la electrónica está centrado en las comunicaciones sin cables, por ello el artículo va a ir encaminado por esa vía, no obstante, las ondas electromagnéticas tienen una infinidad de utilidades más.

¿Qué es una onda electromagnética?

Una onda electromagnética es la forma con la que la energía (radiación electromagnética) se propaga por el espacio gracias a que los electrones las liberan en unas ciertas condiciones, gracias a esto son posibles tecnologías como Bluetooth, WiFi, FM, CB, PMR y muchas más que necesiten enviar información a través del espacio.

¿Cómo libera un electrón esa radiación?

Gracias al modelo atómico que Niels Bohr publicó en 1913 podemos explicar el fenómeno, con este modelo trata de hacer comprender la estructura y comportamiento de los átomos.

En la imagen vemos un átomo formado por un núcleo y en este caso tres órbitas con electrones, a la primera órbita le corresponde el número cuántico principal “n = 1”, a la segunda orbita “n = 2”, y la tercera orbita “n = 3”, las órbitas adquieren un número cuántico principal en correspondencia de su orden.

Si aplicamos un cierto voltaje al electrón que está en la primera orbital se excitará adquiriendo energía y se elevará al siguiente orbital, dado a la gran inestabilidad que posee el electrón en una orbital que no le corresponde volverá a su orbital original, liberando la energía sobrante en forma de fotones, son esos fotones los que se envían y reciben en una comunicación inalámbrica, la energía de estos se mide multiplicando la constante de Planck ( 6,625 * 10^-34 J * s) por la frecuencia de la onda generada, por frecuencia se entiende el número de veces que el fotón cambia de positivo a negativo en un segundo. | E = h * f

Si lo que necesitamos es lograr una comunicación entre dos dispositivos (emisores y receptores) lejanos tendremos que aplicar una cantidad de voltaje a los electrones conforme a la distancia que queramos cubrir, así como usar diferentes tipos de átomos para conseguir diferentes valores de λ (una emisión con una longitud de onda larga cubrirá distancias mayores que una onda corta, aunque la larga tiene mayor pérdida).

Número cuántico principal (n)

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

Número cuántico del momento angular (l)

(n-1) s, (n-1) p, (n-1) d, (n-1) f, (n-1) g

Número cuántico magnético (m_l)

Número cuántico de espín (m_s)

Características de una onda electromagnética

Amplitud (A)

Desplazamiento máximo de un punto respecto de la posición de equilibrio (punto en el que la onda pasa de positiva a negativa y viceversa)

Longitud de onda (λ)

Distancia entre dos puntos análogos consecutivos. Se mide en metros (m). | λ = c / f | f = c / λ

Frecuencia (f)

Número de ciclos o vibraciones por unidad de tiempo. Se mide en hercios (Hz).

Período (T)

Tiempo invertido en efectuar un ciclo o vibración completa. | T = 1 / f | f = 1 / T

Velocidad (v)

Velocidad con que se propaga la onda. | c = 3 * 10# ⁸ m*s. | v = λ * f

Clasificación de las ondas electromagnéticas

No todas las ondas son iguales, unas son expedidas con mayores frecuencias que otras, por lo que adquieren propiedades diferentes. Para clasificar los diferentes tipos de ondas electromagnéticas existe el # espectro electromagnético en el que, por medio de dibujos y gráficos se agrupan en un dibujo todos los tipos de ondas.

Como ejemplo explicaré que, si un fotón es expedido de un átomo con el voltaje necesario para que la frecuencia del cambio entre positivo y negativo sea de 563 THz(563,000,000,000,000 ciclos por segundo y λ de 532 nm), la radiación es visible por el ojo humano y viene a ser lo que llamamos color verde fosforito.

Las ondas electromagnéticas pueden ser de gran utilidad como se observa en la actualidad, pero cierto tipo de ondas como los llamados “Rayos Gamma” pueden ser muy perjudiciales para el cuerpo humano, ¿por qué? La frecuencia de 4.61 EHz (4,610,000,000,000,000,000 de ciclos por segundo y λ de 65.03 pm) es tan alta que está cerca de crear una atmósfera opaca a su alrededor y destruir cuantos tejidos se pongan en su camino, por eso su uso es escaso y en pocas cantidades, un uso es la Gammagrafía en medicina.