ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

 
     
 

Acabamos de ver que a lo largo del siglo XIX se realizaron avances muy importantes  en el desarrollo del modelo ondulatorio de la luz. Estos avances encontraron una brillante rúbrica a finales del siglo, momento en el que, utilizando las ecuaciones de Maxwell (1831-1979), se logró integrar los fenómenos ópticos, eléctricos y magnéticos en un mismo marco teórico. Resultó que las leyes que Maxwell había obtenido a modo de síntesis del comportamiento eléctrico y magnético de la materia pudieron ser combinadas, deduciéndose de dicha combinación una ecuación de ondas. Esto proporcionó un mecanismo de propagación al campo electromagnético y se acuñó el concepto de ondas electromagnéticas.

Maxwell obtuvo la expresión que calcula la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas, c:

  
     
 

En esta expresión   y son constantes que representan propiedades eléctricas y magnéticas del medio donde avanza la onda electromagnética. Cuando Maxwell sustituyó en esta ley los valores de las constantes obtuvo que la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas debía ser igual a 3·108m/s, el mismo valor que se había medido de la velocidad de la luz en el aire (muy próximo al valor que tiene en el vacío) por otros procedimientos.

 
  .  
 

Maxwell interpretó este resultado como una indicación clara de que la luz debía ser una onda electromagnética. Dijo: "La luz consiste en ondas transversales del mismo medio, lo cual constituye la causa de los fenómenos eléctricos y magnéticos"

Años después, en 1887, las ondas electromagnéticas fueron producidas y detectadas por Hertz (1857-1894), siguiendo las indicaciones de Maxwell y se consolidó definitivamente a los ojos de la comunidad científica la naturaleza electromagnética de la luz.

  

 
     
 

Una propiedad de la luz que se deriva del hecho de ser, para la física clásica, una onda electromagnética es la ampliación del espectro luminoso mucho más allá de los límites a los que se extiende la luz visible. En su experimento Hertz mostró que para generar una onda electromagnética (es decir, para emitir luz) se puede usar un circuito eléctrico oscilante que produzca un movimiento vibratorio de los electrones. La frecuencia de la onda electromagnética que se emite es la misma frecuencia de oscilación del circuito. Modificando esa frecuencia de oscilación del circuito se pueden enviar y recibir ondas electromagnéticas en un rango de frecuencias y longitudes de onda que se extiende mucho más allá de las que perciben nuestros ojos.

  
     
 

Frecuencia (ciclos/s)

Tipo de luz

Longitud de onda (m)
1022

Rayos gamma

 10-14
1021 10-13
1020 10-12
1019 10-11

Rayos X
1018 10-10
1017 10-9
1016

Luz ultravioleta

 10-8
1015 10-7

Luz visible

Luz infrarroja
1014 10-6
1013 10-5
1012 10-4
1011

Microondas

 10-3
1010 10-2
109 10-1
108 1
107

Radiofrecuencia

 10
106 102
105 103
104 104

Ondas de radio largas
103 105
102 106
10 107

 

En la tabla adjunta se dan los intervalos de longitud de onda y de frecuencia correspondientes a diversos tipos de onda electromagnética.

 

 

Como se observa, el espectro de luz visible solo cubre una pequeñísima parte (longitud de onda entre 4·10-7m, violeta, y 7·10-7m, rojo) del espectro total de las ondas electromagnéticas.
 

Este hecho propició avances espectaculares en el campo de la investigación científica y tecnológica. El resultado del experimento de Hertz había dejado abierto el campo a la transmisión de señales a distancia y en el vacío (telegrafía sin hilos, radio, TV, radar) y la apertura de las ventanas infrarroja, de rayos X y ultravioleta permitió un acceso nuevo a muchos fenómenos que hasta entonces eran "invisibles" y a la producción de aplicaciones de gran calado en diversos campos (industria, comunicaciones, medicina, astronomía,..).
 
     
 

Para conocer algunas características el espectro electromagnético (formas de generar cada tipo de onda, tamaño de las longitudes de onda correspondientes, características principales de cada una, aplicaciones tecnológicas,..), se puede leer la imagen animada adjunta (debajo), que forma parte de un material de física elaborado para la red por la Editorial Santillana (se adjunta aquí con permiso expreso de la editorial).

  
     
 

 
 
 
 

 

1865. Las ecuaciones de Maxwell transforman el mundo. Artículo del Dr. D. Rafael Bachiller (Director del Observatorio astronómico Nacional), publicado en elmundo.es el 12 de octubre de 2015
 
 
 
 
 

Índice