Bandas del espectro electromagnético

Para poder ser estudiadas debido a la cantidad de ondas existentes, se ha procedido a dividirlos en las denominadas bandas que tienen rangos establecidos, teniendo en cuenta la longitud, frecuencia y energía que las caracteriza, haciendo la salvedad de que hay ondas que tienen un solo valor de frecuencia, pero por tener varios usos pueden estar

comprendidos en dos rangos diferentes.

La distribución de estas bandas con los rangos correspondientes, se muestran en la siguiente tabla.

A continuación, se tiene la descripción de cada banda del espectro electromagnético: a. Radiofrecuencia

Se encuentra representada por bandas que establecen rangos, con valores mostrados a continuación. Banda Longitud de Onda(m) Menores a: Frecuencia(Hz) Mayores a: Energía(J) Mayores a: Rayos gamma 10x10-12 30,0x1018 > 20x10-15 Rayos X 10x10-9 30,0x1015 > 20x10-18 Ultravioleta extremo 200x10-9 1,5x1015 > 993x10-21 Ultravioleta cercano 380x10-9 7,89x1014 > 523x10-21 Espectro visible 780x10-9 384x1012 > 255x10-21 Infrarrojo cercano 2,5x10-6 120x1012 > 79x10-21 Infrarrojo medio 50x10-6 6,00x1012 > 4x10-21 Infrarrojo lejano/submilimetrico 1x10 -3 _300x109 _{> 200x10}-24 Microondas 10-2 3x108 > 2x10-24

Ultra Alta Frecuencia-Radio 1 300x106 _{> 19,8x10}-26

Muy Alta Frecuencia-Radio 10 30x106 > 19,8x10-28

Onda Corta-Radio 180 1,7x106 > 11,22x10-28

Onda Media-Radio 650 650x103 > 42,9x10-29

Onda Larga-Radio 10x103 30x103 > 19,8x10-30

Se utilizan básicamente en telecomunicaciones, incluyendo a la radio y televisión. La descripción de los rangos es la siguiente:

 Frecuencias extremadamente bajas

Se encuentran comprendidas las ondas con frecuencia de 3 a 30 Hz, correspondientes al sonido audible percibido por el sistema auditivo del ser humano, específicamente a los sonidos muy graves provenientes de instrumentos como el trombón o el contrabajo. Hay que aclarar que la percepción del oído es de ondas sonoras no de ondas

electromagnéticas, la analogía se establece para la comparación adecuada.

Nombre Abreviatura

inglesa Banda ITU Frecuencias

Longitud de Onda Inferior a 3 Hz > 100.000 km Extra baja frecuencia ELF 1 3-30 Hz 100.000-10.000 km Super baja frecuencia SLF 2 30-300 Hz 10.000-1000 km Ultra baja frecuencia ULF 3 300-3000 Hz 1000-100 km Muy baja frecuencia VLF 4 3-30 kHz 100-10 km Baja frecuencia LF 5 30-300 kHz 10-1 km Media frecuencia MF 6 300-3000 kHz 1 km - 100 m Alta frecuencia HF 7 3-30 MHz 100 -10 m Muy alta frecuencia VHF 8 30-300 MHz 10 - 1 m Ultra alta frecuencia UHF 9 300-3000 MHz 1m - 100 mm Super alta frecuencia SHF 10 3-30 GHz 100-10 mm Extra alta frecuencia EHF 11 30-300 GHz 10 - 1 mm Mayor a 300 GHz < 1 mm

 Frecuencias super bajas

En este intervalo que comprende a frecuencias desde 30 Hz hasta 300 Hz, se siguen encontrando a frecuencias menos graves percibidos por el oído humano; conforme se incrementa la frecuencia la gravedad del sonido va decreciendo.

 Frecuencias ultra bajas

Comprende frecuencias que se encuentran en el intervalo de 300 Hz hasta 3000 Hz, equivalente al sonido normal como la voz humana.

 Frecuencias muy bajas

Se utilizan en comunicaciones de gobierno o gubernamentales y también para usos militares, siendo el intervalo de 3 KHz hasta 30 kHz.

 Frecuencias bajas

Son utilizadas para las comunicaciones en navegación marina y aeronáutica, estableciéndose en el intervalo de 30 KHz hasta 300 kHz.

Frecuencias medias

Tiene aplicación en la transmisión y recepción de señales en Amplitud Modulada en el intervalo de 300 KHz a 3000 kHz.

 Frecuencias altas

Se encuentran presentes en el intervalo de 3 MHz a 30 MHz, siendo frecuentemente conocidas con el nombre de “onda corta” por la longitud de su onda. Son utilizadas en diversos tipos de comunicaciones a distancia tanto civiles como militares, tales como la radiodifusión, radioaficionados, etc.

 Frecuencias muy altas

Se ubican en la banda de 30 MHz a 300 MHz, siendo utilizada en diversos servicios de comunicaciones para instituciones militares, como la marina, la aeronáutica y el

ejército, la radio con FM en el rango de 88 MHz a 108 MHz, canales televisivos del dos al trece en el rango de 54 MHz a 210 MHz y radioaficionados.

 Frecuencias ultra altas

Abarcan frecuencias desde 300 MHz hasta 3000 MHz, lo utilizan para comunicaciones en UHF para la televisión, desde los canales 14 al 69, también en telefonía móvil celular, comunicaciones diversas de uso militar, otros servicios móviles para comunicarse en tierra, etc.

 Frecuencias super altas

Por el alto valor de frecuencia que es de tres GHz hasta 30 GHz, son utilizadas para comunicaciones con microondas, vía satélite, radioenlaces en tierra, transmisión de alta tasa de datos mediante UWB para corto alcance y radares que usan UWB.

 Frecuencias extremadamente altas

Se extienden desde 30 GHz hasta 300 GHz, utiliza equipos especiales para la transmisión y recepción de estas señales, que son costosos y complejos.

b. Microondas

El uso principal de esta forma de energía son las comunicaciones a grandes distancias, ya sea dentro o fuera de la órbita terrestre, caracterizándose por su direccionalidad

definida, ya que no se irradian, sino que se dirigen hacia un punto definido, debido al alto valor de su frecuencia que es mayor a 3*108 Hz. Las aplicaciones más comunes son las comunicaciones vía satélite, los radares, las comunicaciones en la banda UHF y los denominados hornos microondas de uso doméstico. En estos hornos el funcionamiento radica en la generación de oscilaciones en el interior de un dispositivo denominado magnetrón.

c. Infrarrojo

Son ondas que se encuentran por debajo del espectro de la luz visible, exactamente antes del color rojo, por lo que no es percibido por el ojo humano, siendo su longitud de onda aproximada de 700 nanómetros y generalmente es asociada al calor, que es generada por cuerpos que emiten esta forma de energía, como los diodos LED y diodos emisores de luz láser.

Cuando se utilizan como señales, se aplican a sistemas de comunicación para la especialidad de astronomía, que les sirve para la detección de estrellas en el universo además de otros cuerpos celestes.

Otras aplicaciones se dan en el campo de las armas de fuego, mediante la confección de diseños con guías que emiten luz infrarroja; detección de cuerpos que se movilizan a oscuras; controles remotos para controlar funciones mediante señales codificadas, en los equipos electrónicos como Televisores, DVD, proyectores multimedia, etc.

d. Luz visible

Por el extremo superior de la banda correspondiente a la radiación infrarroja, se

encuentra la banda que contiene a las radiaciones que componen la luz que son percibidas por el ser humano a través el órgano de la visión. El intervalo de longitud para las ondas que la componen se encuentran comprendidas entre 400 a 800 nanómetros, siendo el Angstrom la unidad con la que se expresan estas longitudes usualmente, por ejemplo, en el extremo inferior que se encuentra el color rojo, le correspondería la medida de ocho Angstroms y en el extremo superior que se encuentra el color violeta, le correspondería la medida de cuatro Angstroms.

Una de las aplicaciones importantes de la luz es en las telecomunicaciones, ya que estas ondas son susceptibles de ser moduladas y luego transportadas a grandes distancias

mediante fibra óptica, con la ventaja de llevar mayor información y ser prácticamente inmune al ruido, por la alta frecuencia a la que pertenece.

La luz se compone de varias ondas, las cuales se diferencian unas de otras por el valor de sus frecuencias, las cuales presentan diferentes coloraciones que las caracterizan, como en el arco iris que se forma en la naturaleza por acción de las gotas de lluvia.

e. Ultravioleta

Este tipo de luz se encuentra en el extremo superior del rango de la luz visible, más allá del color violeta, de allí su nombre que la caracteriza, comprende medidas de longitud de onda en el intervalo de 4 nanómetros hasta 400 nanómetros.

Esta forma de radiación no es usada en las telecomunicaciones, estando su principal aplicación en la especialidad de medicina, empleándose fundamentalmente para lograr la esterilización y destruir bacterias en las salas de operaciones.

El sol se constituye en una poderosa fuente de esta forma de energía denominada Rayos Ultravioleta (UV), que sirven para crear la atmósfera mediante la ionización de estos rayos al interaccionar directamente con la atmósfera.

f. Rayos X

La longitud de esta onda se encuentra comprendida entre 0,1 nanómetro hasta 10 nanómetros, por lo tanto, le corresponde el valor de frecuencia en el intervalo de 30 Petahertz a 3 000 Petahertz, caracterizándose por ser invisibles y con capacidad para traspasar cuerpos sólidos y opacos, así como la de lograr imprimir imágenes en placas fotográficas. También resultan ser muy peligrosos para los seres humanos ante una exposición por mucho tiempo, ya que según estudios produce el temible cáncer, por ello en radiografías el tiempo de exposición es del orden de microsegundos.

g. Rayos gamma

La radiación llamada comúnmente gamma, es una forma de radiación que se produce por lo general en elementos con características radiactivas o también en procesos denominados subatómicos, cuando se produce la aniquilación del par electrón positrón, aunque también se producen cuando hay fenómenos astrofísicos violentos.

Por la alta energía que tienen, esta forma de radiación ionizante tiene la capacidad para poder penetrar más profundamente en la materia, en comparación con los rayos alfa y beta; por esta característica debido a la alta energía que poseen, pueden generar daño en el núcleo celular, por lo que son útiles en esterilización de instrumental médico y de alimentos.

2.7. Aplicaciones de las ondas electromagnéticas