Ondas Electromagnéticas: Propiedades, Características y Ruidos en la Comunicación
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Ondas Electromagnéticas
La existencia de campos eléctricos (E) y magnéticos (H) perpendiculares entre sí y variables con el tiempo, produce una onda electromagnética (OE) que se desplaza a la velocidad de la luz en una dirección de propagación perpendicular al plano formado por ambos campos.
Propiedades Ópticas de una OE
Reflexión
La reflexión ocurre cuando una onda incide sobre una superficie metálica, el suelo o cualquier tipo de obstáculo. En este caso, se cumple que el ángulo de incidencia de la onda con la normal a la superficie reflectora es igual al ángulo de reflexión de la onda con la normal.
Refracción
Existirá refracción cuando la onda pase de un medio a otro que tenga un índice de refracción de valor similar al primero. Siempre que exista una refracción de la onda electromagnética, tendremos una reflexión de energía sobre la superficie de separación, por lo cual, la energía de la onda refractada será menor que la incidente.
Índice de Refracción
Es un valor que indica cuánto se atenúa la velocidad de la luz al propagarse por un medio.
Cuando n1 es mayor que n2, el ángulo de refracción es superior al de incidencia, por lo tanto, existirá un ángulo límite de incidencia, para el cual la refracción será paralela a la superficie de separación de ambos medios. Cuando el ángulo de incidencia sea mayor que este ángulo límite ya no existirá el fenómeno de refracción, sino que tendremos una reflexión total. En la siguiente figura observaremos casos posibles de refracción y de reflexión en función al ángulo de incidencia.
- Onda incidente perpendicular a la superficie de propagación
- Onda incidente cuyo ángulo de incidencia es inferior al ángulo límite.
- Onda incidente cuyo ángulo de incidencia es igual al ángulo límite.
- Onda incidente cuyo ángulo de incidencia es superior al ángulo límite.
Difracción
Existirá difracción cuando un frente de onda incida sobre un obstáculo en el que exista un pequeño orificio. Podríamos esperar que la onda que atravesara el orificio continuase en línea recta, pero de hecho la onda se dispersa en todas las direcciones.
Características de una OE
Potencia de Radiación: Una onda electromagnética es una forma de energía que será mayor cuanto mayores sean las intensidades de los campos eléctricos y magnéticos. Es normal hablar de dos conceptos: potencia radiada por una fuente y densidad de potencia existente alrededor de la misma.
La experiencia nos muestra que cuando una fuente de onda “S” radia una potencia Pt uniformemente distribuida en todas las direcciones del espacio que la rodea, a una distancia “r” de la misma tendremos una densidad de potencia.
Polarización de una Onda: Las ondas electromagnéticas están polarizadas de forma que al propagarse las oscilaciones de los campos eléctricos y magnéticos se mantienen en un plano determinado para cada uno. La polarización de una onda viene dada por la posición del plano de variación del campo eléctrico. Algunas transmisiones se producen con polarización horizontal: el campo eléctrico varía en un plano paralelo al suelo; otras están polarizadas verticalmente e incluso nos podemos encontrar con ondas polarizadas en forma circular o elíptica. Estos dos últimos modos de polarización se producen cuando el campo eléctrico varía alternativamente en los planos horizontal y vertical.
Frecuencia y Longitud de Onda: Las ondas electromagnéticas se designan por su frecuencia o su longitud de onda. La frecuencia de una onda electromagnética es la frecuencia de los campos magnéticos y eléctrico que la componen, es decir, el número de ciclos llevado a cabo en un segundo. La longitud de onda se define como el camino recorrido por una onda después de un tiempo igual al periodo de oscilación. Como las ondas electromagnéticas se propagan con una velocidad constante e igual a C, la longitud de onda será: c/f.
Los Ruidos en las Comunicaciones
Los ruidos electromagnéticos son ondas cuya frecuencia e incluso el momento de aparición son impredecibles. Se mezclan con las emisiones electromagnéticas limitando considerablemente su alcance debido a que si bien su potencia es generalmente débil, cuando la señal transmitida se ha atenuado (recordemos que la potencia disminuye con la distancia) hasta alcanzar órdenes de magnitud similares a los de la potencia de ruido, este enmascara la señal haciendo imposible su detección.