Propiedades Ópticas de las Ondas de Radio
Las ondas de radio son conocidas generalmente también como radiación electromagnética.
Una onda de radio tiene una longitud de onda mayor que la luz visible.
Las ondas de radio se usan extensamente en las comunicaciones.
Las ondas de radio tienen longitudes que van de tan sólo unos cuantos milímetros, y pueden llegar a ser tan extensas que alcanzan cientos de kilómetros. En comparación, la luz visible tiene longitudes de onda en el rango de 400 a 700 nanómetros, aproximadamente 5 000 menos que la longitud de onda de las ondas de radio. Las ondas de radio oscilan en frecuencias entre unos cuantos kilohertz (kHz) y unos cuantos terahertz (THz).
Las microondas, que usamos en las comunicaciones, son longitudes de onda de radio cortas, desde unos cuantos milímetros a cientos de milímetros.
Varias frecuencias de ondas de radio se usan para la televisión y emisiones de radio FM y AM, comunicaciones militares HF, VHF, UHF, teléfonos celulares, radioaficionados, redes inalámbricas de computadoras, y otras numerosas aplicaciones de comunicaciones.
La mayoría de las ondas de radio pasan libremente a través de la atmósfera de la Tierra. Sin embargo, algunas frecuencias pueden ser reflejadas o absorbidas por las partículas cargadas de la ionosfera.
Guglielmo Marconi fue el primero en dar aplicación práctica a las ondas de radio, un fenómeno electromagnético que fuera estudiado anteriormente por el físico alemán Heinrich Hertz, de ahí que hoy en día se les denomine ondas herzianas.
Propiedades de las Ondas
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 la velocidad de la luz c = 299.792 km/s.
En la atmósfera de la tierra, la propagación del frente de onda-rayo puede alterarse por el comportamiento del espacio libre por defectos ópticos.
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 billónésimas de metro hasta muchos kilómetros. La longitud de onda (λ) y la frecuencia (f) de las ondas electromagnéticas, relacionadas mediante la expresión λ·f = c son importantes para determinar su energía, su visibilidad, su poder de penetración y otras carácterísticas.
Siendo las siguientes, las propiedades más carácterísticas de las ondas electromagnéticas
Reflexión y Refracción
Si una onda que se propaga a través de un medio homogéneo incide sobre la superficie de un segundo medio homogéneo, parte de la onda es reflejada y parte entra como onda refractado en el segundo medio, donde puede o no ser absorbido. La cantidad de onda reflejada depende de la relación entre los índices de refracción de ambos medios.
El plano de incidencia se define como el plano formado por la onda incidente y la normal (es decir, la línea perpendicular a la superficie del medio) en el punto de incidencia. El ángulo de incidencia es el ángulo entre la onda incidente y la normal. Los ángulos de reflexión y refracción se definen de modo análogo.
Las leyes de la reflexión afirman que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión, y que el rayo incidente, el rayo reflejado y la normal en el punto de incidencia se encuentran en un mismo plano. Si la superficie del segundo medio es lisa, puede actuar como un espejo y producir una imagen reflejada.
Se denomina Refracción de una onda al cambio de dirección y velocidad que experimenta ésta cuando pasa de un medio a otro medio en el que puede propagarse. Cada medio se caracteriza por su índice de refracción.
En la refracción hay tres elementos: rayo incidente, línea normal o perpendicular a la superficie y rayo afectado.
Cuando la onda pasa de un medio a otro en el que la onda viaja más rápido, el rayo refractado se acerca a la normal, mientras que si pasa de un medio a otro en el que la onda viaja a menos velocidad, el rayo se aleja de la normal.
La Ley de Snell llamada también Snell – Descartes, es una fórmula utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la onda electromagnética con índice de refracción distinto.
La reflexión puede describirse como un salto, mientras que la refracción es como un doblamiento.
Difracción:
Es el fenómeno en el que una onda de cualquier tipo se extiende después de pasar junto al borde de un objeto sólido o atravesar una rendija estrecha, en lugar de seguir avanzando en línea recta.
Es decir que ocurre cuando una onda se encuentra con un obstáculo, de manera que cada frente del obstáculo se convierte en uno nuevo de emisión.
En algunos casos la expansión de la onda por la difracción produce una borrosidad que limita la capacidad de aumento útil de esa onda.
La difracción se describe como un esparcimiento
Superposición e Interferencia:
Es el efecto que se produce cuando dos o más ondas se combinan o entrecruzan en el mismo punto del espacio. 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.
Al propagarse dos o más ondas por un medio se fusionan para formar una onda resultante de mayor, menor o igual amplitud. La interferencia puede ser constructiva o destructiva.
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.
La interferencia se entiende como una colisión
Polarización
En una onda electromagnética, tanto el campo eléctrico y el campo magnético son oscilantes, pero en diferentes direcciones; ambas perpendiculares entre si y perpendiculares a la dirección de propagación de la onda;
Por convencíón, el plano de polarización de la luz se refiere a la polarización del campo eléctrico.
Una onda es polarizada si solo puede oscilar en una dirección. La polarización de una onda transversal describe la dirección de la oscilación, en el plano perpendicular a la dirección de viaje.
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