¿Qué son las ondas electromagnéticas?
La onda electromagnética es un tipo de energía que pertenece a una clase de ondas, al igual que las ondas mecánicas, las ondas gravitacionales y las ondas de materia (ondas de probabilidad). Cuanto mayor es la frecuencia, mayor es la frecuencia de la onda electromagnética emitida y menor es la longitud de onda. Esta onda electromagnética se denomina radiación de cuerpo negro. Al igual que las personas han vivido en el aire, pero los ojos no pueden ver el aire, además de las ondas de luz, las personas no pueden ver otras ondas electromagnéticas que son omnipresentes.
¿Cómo se producen las ondas electromagnéticas?
El campo electromagnético incluye dos aspectos: el campo eléctrico y el campo magnético, y sus características se representan mediante la intensidad del campo eléctrico E (o desplazamiento eléctrico D) y la densidad del flujo magnético B (o intensidad del campo magnético H), respectivamente.
Según la teoría del campo electromagnético de Maxwell, estas dos partes están estrechamente relacionadas. Un campo eléctrico variable en el tiempo provoca un campo magnético, y un campo magnético variable en el tiempo provoca un campo eléctrico.
Cuando la fuente del campo electromagnético cambia con el tiempo, el campo eléctrico y el campo magnético se excitan mutuamente para provocar el movimiento del campo electromagnético y formar ondas electromagnéticas. La velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas es igual a la velocidad de la luz. En el espacio libre, es c=299792458 m/s≈3×108 m/s. El desplazamiento de las ondas electromagnéticas también va acompañado de la transmisión de energía.
Propiedades de las ondas electromagnéticas
Las ondas electromagnéticas tienen tres propiedades: amplitud (intensidad, intensidad luminosa), frecuencia (longitud de onda) y forma de onda (distribución espectral). En el caso de la luz visible, estas tres propiedades se corresponden con la luminosidad, el tono y la cromaticidad del color de la luz, respectivamente. En lo que respecta a las ondas electromagnéticas, también existe el concepto de fase inicial. Su forma de onda es una curva sinusoidal (curva cosinusoidal), denominada onda sinusoidal (onda cosinusoidal). Cuanto más se aproxima la forma de onda de una onda electromagnética a una onda sinusoidal, más puro es su espectro y mejor es su monocromaticidad. Un ejemplo típico de ello son los láseres.
1. Amplitud electromagnética
El valor absoluto máximo que pueden alcanzar la intensidad del campo eléctrico (E) y la intensidad del campo magnético (H) de la onda electromagnética se denomina valor máximo o amplitud de la onda electromagnética. La amplitud de las ondas electromagnéticas se divide en amplitud del campo eléctrico y amplitud del campo magnético, y las unidades son V/m y A/m, respectivamente. Todas ellas pueden representar la intensidad de las ondas electromagnéticas, pero en aplicaciones prácticas, la intensidad del campo eléctrico se utiliza con mayor frecuencia como método de representación de la amplitud de la onda electromagnética.
1.1 Intensidad del campo eléctrico
La intensidad del campo eléctrico es una magnitud física utilizada para expresar la fuerza y la dirección del campo eléctrico, y a menudo se expresa mediante la letra «E».
1.11 Fórmula de cálculo
En diferentes casos, el método de cálculo de la intensidad del campo eléctrico es diferente. La siguiente fórmula solo es aplicable a cargas puntuales:
E=KQ/r2
La «E» es la intensidad del campo eléctrico, «K» es la constante de fuerza electrostática, «Q» es la magnitud de la carga fuente y «r» es la distancia entre la carga fuente y la carga de prueba.
1.2 intensidad del campo magnético
La intensidad del campo magnético se derivó por primera vez desde el punto de vista de la carga magnética en la historia. De forma análoga a la ley de Coulomb sobre la carga, se cree que existen dos tipos de cargas magnéticas en la naturaleza, positivas y negativas, y se propone la ley de Coulomb sobre la carga magnética. La fuerza que experimenta una unidad de carga electromagnética positiva en un campo magnético se denomina intensidad del campo magnético (símbolo H).
1.21 Fórmula de cálculo
En un medio, la fórmula para calcular la intensidad del campo magnético es:
H=B/μ0-M
«B» es la inducción magnética, «M» es la magnetización, «μ0» es la permeabilidad magnética en el vacío, μ0=4π×10-7 Tesla m/A. La unidad de «H» es An/metro.
2 Frecuencia electromagnética
El número de fluctuaciones electromagnéticas por segundo se denomina frecuencia electromagnética.
Fórmula de cálculo
La fórmula para calcular la frecuencia de las ondas electromagnéticas es:
f(Hz)=c(m/s)/λ(m)
«c»: velocidad de la onda (la velocidad de la luz es una constante, igual a 299792458 m/s en el vacío, aproximadamente igual a 3×108 m/s) unidad: m/s;
«f»: frecuencia (unidad: Hz, 1 MHz = 1000 kHz = 1×106 Hz);
«λ»: longitud de onda (unidad: m);
3 Espectro electromagnético
La disposición de estas ondas electromagnéticas en orden de longitud de onda o frecuencia es el espectro electromagnético. Si las frecuencias de cada banda se ordenan de menor a mayor, se trata de ondas electromagnéticas de frecuencia industrial, ondas de radio (divididas en ondas largas, ondas medias, ondas cortas y microondas), rayos infrarrojos, luz visible, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma. La radio tiene la longitud de onda más larga, y los rayos cósmicos (rayos X, rayos gamma y rayos con longitudes de onda más cortas) tienen las longitudes de onda más cortas.
Tabla del espectro electromagnético
Aplicaciones de las ondas electromagnéticas
- Ondas de radio: para comunicaciones, etc.
- Microondas: utilizadas en hornos microondas, comunicaciones por satélite, etc.
- Rayos infrarrojos: utilizados en mandos a distancia, cámaras termográficas, misiles guiados por infrarrojos, etc.
- Luz visible: es la base para que todos los seres vivos vean las cosas;
- Luz ultravioleta: utilizada para la desinfección médica, la verificación de billetes falsos, la medición de distancias, la detección de defectos en ingeniería, etc.
- Rayos X: para la fotografía CT;
Rayos gamma: utilizados para tratamientos, hacer saltar átomos para producir nuevos rayos, etc.
