EL MUNDO DE ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

Desde la radio hasta los rayos gamma, pasando por la luz, son las mismas ondas pero de diferente frecuencia. La velocidad de las ondas es constante: 300.000 kilómetros por segundo

Por Tomás Unger
En una mesa de la Tiendecita Blanca una persona se conecta a Internet con su laptop, comunicado a su servidor sin alambre, por Wi Fi*. La conexión inalámbrica es por ondas electromagnéticas, las mismas que nos traen la radio, la TV y la luz, pasando por las radiografías. Todas las ondas mencionadas tienen la misma velocidad y solo se diferencian en su longitud.

LOS PASOS
En 1867 el físico inglés J. C. Maxwell definió matemáticamente la naturaleza de las ondas electromagnéticas. Veinte años después, el físico alemán H. Hertz descubrió que su naturaleza es igual a la de la luz y el calor: la propagación periódica de una perturbación a través del espacio en forma de ondas. Quedó establecido que la velocidad de las ondas es constante: 300.000 kilómetros por segundo y lo que varía es la frecuencia y longitud de la onda. Estas se pueden comparar a los pasos con los cuales avanza la onda, que siempre debe cubrir la misma distancia en el mismo tiempo. La longitud del paso multiplicada por su frecuencia siempre debe cubrir 300.000 kilómetros en un segundo.

Cuanto más largos los pasos (longitud de onda), menor el número de pasos que debe dar para cubrir la distancia en un segundo. Con pasos de 1 km, bastan 300.000 por segundo para cubrir la distancia. Una onda larga de radio de 1 km da 300 mil oscilaciones (pasos) por segundo y se dice que tiene una frecuencia de 300 kilociclos o kHz**. Si el paso es más corto, como una onda de televisión, de 1 m, necesitará dar mil veces más pasos para cubrir la distancia en el mismo tiempo: 300 millones de ciclos (300 MHz).

"Con ondas largas en 1902, el telégrafo sin hilos cruzó el Atlántico y nació la era de la radio"

RADIO Y TV
A medida que se acortan los pasos (longitud de onda), aumentan su número (frecuencia) y su energía. Las ondas de radio que van desde la larga de la AM (amplitud modulada) de cientos de metros hasta las de alta frecuencia (VHF, UHF, EHF) entre los 10 m y los 10 cm. A diferencia de las ondas largas, que rebotan en la ionósfera y permiten oír radio más allá del horizonte, las de alta frecuencia la atraviesan y salen al espacio. En estas frecuencias están la radio FM, la TV y las comunicaciones por satélite.

Más cortas son las del radar y las microondas: entre 1 cm y 10 cm.
En este rango la frecuencia va de los 100 millones a más de 1.000 millones de oscilaciones (de cien MHz a un GHz***). En este rango están las microondas, los celulares y la que comunica a la computadora con el Wi Fi. Más cortas aun son las llamadas ondas infrarrojas (por ser más largas que la luz roja), con una centésima de milímetro (10 micrómetros) llegando a una milésima de milímetro (una micra). El rango de las infrarrojas tiene una frecuencia que se cuenta en Terahercio (THz), millones de millones, una cifra que tiene de 12 a 15 ceros.

LA LUZ
Aun más corta es la longitud de onda que atraviesa fácilmente nuestra atmósfera, la de la luz visible, que se mide en nanómetros (nm), millonésimas de milímetro. La onda más larga de luz visible es la roja, con 760 nm. Más cortas son la amarilla con 600 nm, la verde con 500 nm, hasta la más corta, la violeta con 380 nm. Estas, más las frecuencias intermedias, dan el arco iris que van desde el rojo al violeta.

Más allá está la ultravioleta, que ya no vemos pero quema la piel, con una longitud de onda entre los 300 y los 10 nm. Esta onda para cubrir 300 mil kilómetros tiene que dar muchos pasos; para la ultravioleta más corta, son 30 Petahercio (PHz), una cifra con 16 ceros. Las ondas se siguen acortando para los rayos X, que comienzan en un nanómetro. Más potentes y cortos que los rayos ultravioleta, los X atraviesan el cuerpo en las radiografías, y se usan para destruir tejidos cancerosos. Su frecuencia se mide en cientos de PHz, y su longitud en picómetros (mil millonésimas de milímetro).

"El primer uso de las ondas electromagnéticas para enviar un mensaje lo hizo marconi en 1896"

En el extremo del espectro electromagnético están los rayos gamma, la radiación más corta, más energética y de mayor frecuencia del Universo. Con una longitud del orden de los 10 picómetros, son las ondas que nos llegan de estrellas que colapsan, desde las más lejanas galaxias, con una energía un millón de veces mayor a la de la luz visible. La radiación gamma es la de los materiales radiactivos como el plutonio 239. Por ser la más corta del espectro electromagnético, es también la de mayor frecuencia (entre 30 y 300 EHz, Exahercio), una cifra con 19 o 20 ceros.

LASCOMUNICACIONES
El primer uso de las ondas electromagnéticas para enviar un mensaje lo hizo Marconi en 1896. Una corriente, al pasar por una antena, emitía la onda, que era captada a 2 km por otra antena. El mensaje fue codificado en morse por la duración de la señal (puntos y rayas) como el telégrafo, pero sin hilos.

Con ondas largas, en 1902, el telégrafo sin hilos cruzó el Atlántico y nació la era de la radio. El siguiente paso sería modular y transmitir a distancia el sonido, adaptando la tecnología del teléfono al telégrafo sin hilos. Próximamente nos ocuparemos de la modulación y su relación con la frecuencia, el ubicuo "ancho de banda".

* Wi Fi es un sistema de envío de datos por redes de computadoras con ondas de radio en lugar de cable.

** Hertz, en honor al físico alemán, es la medida de frecuencia de una oscilación por segundo. Kilo (del griego mil) hercio son mil oscilaciones por segundo.

*** Mega (grande) y giga (gigante) son prefijos de origen griego e indican un millón y mil millones. THz [del griego tera (monstruo) indica un millón de millones]

TECNOLOGÍA. Estudiadas desde hace más de 140 años, las ondas electromagnéticas son utilizados para la transmisión de la televisión, la radio y la luz. Las conexiones inalámbricas de Internet tambien usar ese tipo de ondas.