La radiación electromagnética tiene su origen en la unificación de los campos eléctricos y magnéticos descrita por las ecuaciones de Maxwell en 1864. Posee una naturaleza dual ondulatoria y corpuscular, comportándose como ondas al propagarse y como partículas llamadas fotones al interactuar con la materia, como demuestran los efectos fotoeléctrico y Compton. Presenta propiedades de difracción, reflexión y refracción propias de las ondas electromagnéticas.

1. RADIACIÓN
ELECTROMAGNÉTICA
Origen, naturaleza y propiedades

2. ORIGEN
 La palabra “electromagnética” aparece como
combinación de los términos “eléctrica y magnética”.
Esto es debido a que los fenómenos eléctricos y
magnéticos están íntimamente relacionados, siendo
producidos por la misma propiedad de la materia, la
carga eléctrica.
 En 1864, Maxwell, físico escocés, publicó un artículo
titulado “Teoría dinámica del campo electromagnético”
en el que presentó cuatro ecuaciones que unificaban los
campos eléctricos y magnéticos (ley de Gauss del
campo eléctrico, ley de Gauss para el campo
electromagnético, ley de Faraday de la inducción y ley
de Ampère).

3.  La teoría de Maxwell demostraba que la electricidad y el
magnetismo no pueden existir aisladamente, sino que
son dos aspectos de un mismo fenómeno. Además,
demostró que estas ecuaciones predecían la existencia
de ondas de los campos eléctrico y magnético, es decir
la existencia de ondas electromagnéticas.
 El cambio de valor o de posición de las cargas hace que
el campo eléctrico y el campo magnético varíen con
respecto al tiempo, propagándose simultáneamente a
través del espacio formando un campo
electromagnético.
 La propagación en el espacio de esta perturbación
recibe el nombre de onda electromagnética.

4.  En la onda electromagnética, ambos campos se
mantienen siempre perpendiculares entre sí.
 La velocidad, longitud de onda, frecuencia y fase de los
campos ondulatorios eléctrico y magnético son iguales,
y sus amplitudes, directamente proporcionales.
Representación de una onda electromagnética

5.  La radiación electromagnética es una combinación de
campos eléctricos y campos magnéticos oscilantes, que
se propagan a través del espacio transportando energía
de un lugar a otro.
 Espectro electromagnético:
 Los diversos tipos de ondas electromagnéticas
difieren entre sí en su frecuencia y longitud de onda,
relacionadas ambas por la expresión:
v=c/λ
 El conjunto de las ondas electromagnéticas abarca
una amplia gama de frecuencias, que constituyen el
llamado espectro electromagnético. Aunque los
intervalos de frecuencia y longitud de onda
frecuentemente se solapan, el espectro
electromagnético está formado por:

6. Espectro electromagnético

7. NATURALEZA
 La naturaleza ondulatoria explica muchos fenómenos
físicos en los que interviene la radiación
electromagnética. Sin embargo, otros fenómenos físicos,
como el efecto fotoeléctrico, no pueden ser explicados
mediante la teoría ondulatoria.
 El Efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de
electrones de un material cuando inciden ciertas
radiaciones de pequeña longitud de onda sobre su
superficie.
 Se demostró que la producción del efecto
fotoeléctrico era independiente de la luz incidente y
que con lo que estaba relacionado era con la longitud
de onda de la radiación.

8.  Cuando la energía comunicada es suficiente (energía
mínima), los electrones se liberan del metal. Es decir,
existe una frecuencia umbral característica del
material e independiente de la intensidad, por debajo
de la cual no se emiten electrones.
 Planck, en 1900, planteó la hipótesis de que la energía
radiante es emitida discontinuamente en forma de
pequeños “paquetes” de energía denominados cuantos
o fotones, siendo la energía de un fotón proporcional a
su frecuencia:
 E=h∙v
 Donde h es una constante de proporcionalidad o
constante de Planck.

9.  Einstein, en 1902, explicó el efecto fotoeléctrico. La luz
no sólo se emite de forma discontinua, sino que también
se propaga discontinuamente. De este modo, si la
energía de un fotón que interacciona con un electrón de
un metal es igual a la energía umbral, éste abandona el
edificio atómico. Cuando la energía comunicada por el
fotón es mayor que la necesaria para provocar la
extracción, la diferencia se manifestará como energía
cinética del electrón.
 La explicación del efecto Compton (Compton, 1923),
prueba también la naturaleza cuántica de la radiación
predicha por Planck. Tanto el efecto fotoeléctrico como
el efecto Compton demuestran que la luz (ondas
electromagnéticas) se comporta como un haz de
corpúsculos (fotones) cuando interacciona con la
materia.

10.  Hay que admitir, por tanto, el carácter corpuscular de la
radiación, aunque esto no significa negar su carácter
ondulatorio (la luz se comporta como una onda cuando
se propaga).
 La radiación electromagnética posee, por tanto, una
doble naturaleza ondulatoria y corpuscular.
Representación esquemática
del efecto fotoeléctrico

11. PROPIEDADES
 Las radiaciones electromagnéticas poseen las
propiedades generales de las ondas:
 Difracción: Fenómeno producido cuando un sistema
de ondas que atraviesa un obstáculo por un orificio
pequeño se propaga en todas direcciones detrás del
mismo.

12.  Reflexión: Fenómeno que se produce cuando un
sistema de ondas que se propaga en un medio
homogéneo encuentra un obstáculo que lo hace
retroceder cambiando de dirección y sentido. No
varía ni la frecuencia ni la velocidad de propagación
de la onda, ya que se mueve por el mismo medio.
 Refracción: Cambio de dirección que experimentan
las ondas cuando pasan de un medio a otro por variar
su velocidad de propagación. La frecuencia de la
onda no varía, pero la velocidad de propagación, y
por tanto la longitud de onda son distintas porque se
trata de un nuevo medio.

13. Reflexión
Refracción

14.  Las ondas electromagnéticas, a diferencia de las ondas
mecánicas, pueden transmitirse en el vacío, y lo hacen a
la misma velocidad de la luz (c=300.000 km/s)
 Además, les son aplicables las siguientes leyes:
 Ley del inverso del cuadrado: La intensidad de la
radiación electromagnética que incide sobre una
superficie es inversamente proporcional al cuadrado
de la distancia entre la superficiel y el foco emisor.
 Ley del coseno de Lambert: La máxima intensidad
de la radiación sobre una superficie de obtiene
cuando el haz incide perpendicularmente sobre la
misma.

15. Bibliografía
 Imagen radiológica. Cabrero Fraile F.J. Ed Masson.
Barcelona 2004
 eleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisic
aInteractiva/Ondasbachillerato/ondasEM/ondasEleMag_i
ndice.htm
 Imágenes sacadas de Google y del libro anterior