Louis Jean François Lagrenée. Erotismo y sensualidad. El erotismo en la Hist...
TEMAS SELECTOS DE FÍSICA INVESTIGACIÓN 1
1. Licenciatura en Enseñanza de la Física y la Matemática
Departamento de Física
Curso: Temas Selectos de Física
Catedrático: Dr. Rubén Rodolfo Pérez Oliva
Sábados, 07:00 a 09:00 horas
Investigación sobre
Espectro Electromagnético
Ortega Manchamé, Edita Selena
201220974
Guatemala, 13 de febrero de 2021
2. 2
RUBRICA PARA CALIFICACIÓN DE INVESTIGACIÓN
Nombre: Edita Selena Ortega Manchamé
Carne: 201220974
Estética
Caratula
Índice
Introducción
Objetivos Generales
Objetivos Específicos
Marco Teórico
Conclusiones
Recomendaciones
Bibliografía
Total
4. 4
INTRODUCCIÓN
Hablar del espectro electromagnético es hablar de energía electromagnética, la energía
electromagnética viaja en ondas y abarca un amplio espectro desde ondas de radio muy largas
hasta rayos gamma muy cortos. El ojo humano solo puede detectar una pequeña porción de este
espectro llamado luz visible. Una radio detecta una porción diferente del espectro, y una máquina
de rayos X usa otra porción más. Los instrumentos científicos de la NASA usan el rango
completo del espectro electromagnético para estudiar la Tierra, el sistema solar y el universo más
allá.
Cuando sintoniza su radio, mira televisión, envía un mensaje de texto o hace palomitas de maíz
en un horno de microondas, está utilizando energía electromagnética. Dependes de esta energía
cada hora de cada día. Sin ella, el mundo que conoces no podría existir.
Esta investigación tiene como objetivo principal ahondar un poco en los temas de Rayos
ultravioleta, Rayos Infrarrojos, Microondas y Radiofrecuencias.
5. 5
Objetivos Generales
Determinar que es el espectro electromagnético.
Analizar los beneficios de su utilidad para la realización de diversas actividades.
Objetivos Específicos
Identificar los diferentes tipos de frecuencia de radiación.
Mostrar las utilidades o facilidades que se pueden dar en cada una de las frecuencias.
Explicar el uso de algunos aparatos como televisión, radio y radar, en el uso de las
frecuencias.
7. 7
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
Denominamos espectro electromagnético cuando el conjunto de ondas electromagnéticas se
distribuye enérgicamente.
En un espectro electromagnético si provoca una radiación de menor longitud de onda en un
ascenso constante hasta la mayor longitud de onda.
“Al flujo saliente de energía de una fuente en forma de ondas electromagnéticas se le denomina
radiación electromagnética. Esta radiación puede ser de origen natural o artificial. El espectro
electromagnético es el conjunto de todas las frecuencias (número de ciclos de la onda por unidad
de tiempo) posibles a las que se produce radiación electromagnética.” (Ordoñez)
8. 8
1. Rayos Ultravioleta
Su longitud de onda se comprende entre 400mn y 15nm.
“El descubrimiento de la radiación ultravioleta está asociado a la experimentación del
oscurecimiento de las sales de plata al ser expuestas a la luz solar. En 1801 el físico alemán
Johann Wilhelm Ritter descubrió que los rayos invisibles situados justo detrás del extremo
violeta del espectro visible eran especialmente efectivos oscureciendo el papel impregnado con
cloruro de plata. Denominó a estos rayos "rayos desoxidantes" para enfatizar su reactividad
química y para distinguirlos de los "rayos calóricos" (descubiertos por William Herschel) que se
encontraban al otro lado del espectro visible.
9. 9
La radiación UV se clasifica en tres principales tipos: ultravioleta A (UVA), ultravioleta B
(UVB) y ultravioleta C (UVC). Estos grupos se basan en la medida de su longitud de onda, la
cual se mide en nanómetros (nm= 0.000000001 metro o 1×10-9
metro).
2. Rayos Infrarrojos
La radiación infrarroja (IR) es una radiación electromagnética cuya longitud de onda comprende
desde los 760-780 nm, limitando con el color rojo en la zona visible del espectro, hasta los
10.000 o 15.000 nm (según autores), limitando con las microondas. Su descubrimiento se debe a
W Herschel, quien en 1800 detectó en el espectro de la radiación solar un aumento importante de
temperatura en la zona situada más allá del rojo, de la que no provenía ninguna luz visible.
Posteriormente, Kírchhoff, Wien y Stephan estudiaron de forma experimental sus leyes y
propiedades. La Comisión Internacional de Iluminación o CIE (del francés: Commission
International d' Èclairage) ha establecido tres bandas en el IR:
IRA: 780-1,400nm
IRB: 1.400-3.000 nm
IRC: 3.000-10.000 nm
La radiación IR constituye una forma de calentamiento por conversión; a medida que los fotones
se absorben, van transformándose en calor al aumentar la agitación de las moléculas en los
tejidos absorbentes. Dadas las características de absorción, se trata de un calor superficial, que es
el principal responsable de los efectos sobre el organismo.
3. Microondas
Se denomina así a la porción del espectro electromagnético que cubre las frecuencias entre
aproximadamente 3Ghz y 300Ghz (1Ghz=10^9Hz), que corresponde a la longitud de onda en
vacío entre 10cm y 1mm.
En radiofrecuencia son útiles los conceptos de circuitos con parámetros localizados, debido a que,
en general, las longitudes de onda son mayores que las longitudes de los dispositivos, es así como
puede hablarse de autoinducciones, capacidades, resistencias, etc, debido a que no es preciso
tener en cuenta la propagación efectiva de la onda en dicho elemento; por el contrario, en las
frecuencias superiores a las de microondas son aplicables los métodos de tipo óptico, porque las
longitudes de onda comienzan a ser despreciables frente a las dimensiones de los dispositivos.
10. 10
Quizás fue el Magnetrón, como generador de microondas de alta potencia, el dispositivo que dio
pie al desarrollo a gran escala de las microondas, al abrir paso a la utilización de sistemas de
radar durante la II Guerra Mundial; sin embargo, fueron KLYSTRONS, los que dieron una
mayor versatilidad de utilización estos equipos, sobre todo en el campo de las comunicaciones, lo
que permitió además una mayor comprensión de los fenómenos que tienen lugar en los tubos de
microondas.
4. Radiofrecuencia
También denominado espectro de radiofrecuencia, ondas de radio o RF, se aplica a la porción
menos energética del espectro electromagnético, situada entre unos 3 Hz y unos 300 GHz. El
hercio es la unidad de medida de la frecuencia de las ondas, y corresponde a un ciclo por
segundo.2 Las ondas electromagnéticas de esta región del espectro, se pueden transmitir
aplicando la corriente alterna originada en un generador a una antena.
Las ondas de radio
Las ondas de radio tienen longitudes que van de tan sólo unos cuantos milímetros (décimas de
pulgadas), y pueden llegar a ser tan extensas que alcanzan cientos de kilómetros (cientos de
millas). 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 o miles de hertz) y unos
cuantos terahertz (THz or 1012 hertz). La radiación "infrarroja lejana" , sigue las ondas de radio
en el espectro electromagnético, los IR lejanos tienen un poco más de energía y menor longitud
de onda que las de radio. Las microondas, que usamos para cocinar y en las comunicaciones, son
longitudes de onda de radio cortas, desde unos cuantos milímetros a cientos de milímetros
(décimas a decenas de pulgadas).
Varias frecuencias de ondas de radio se usan para la televisión y emisiones de radio FM y AM,
comunicaciones militares, 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.
11. 11
Radiofrecuencias de radio, televisión y radar:
El término Radiofrecuencia o RF, se aplica a la porción del espectro electromagnético en el
que se pueden generar ondas electromagnéticas (menores frecuencias y mayores longitudes de
onda, de algunos milímetros a miles de kilómetros) aplicando corriente alterna (partículas
cargadas moviéndose para atrás y para adelante, cambian de dirección o se aceleran) que se
introducen a una antena. La Radiofrecuencia se localiza en el espectro de la radiación
electromagnética menos energética, entre 1 GHz y los 30 KHz y su longitud de onda está entre 1
m. y 10 km. de amplitud.
A partir de 1 GHz las bandas entran dentro del espectro de las Microondas. Por encima de
300 GHz la absorción de la radiación electromagnética por la atmósfera terrestre es tan alta que la
atmósfera se vuelve opaca a ella, hasta que, en los denominados rangos de frecuencia infrarrojos
y ópticos, vuelve de nuevo a ser transparente.
La atmósfera de la Tierra es transparente a longitudes de onda de unos pocos milímetros
hasta 20 metros. Las ondas de radio viajan en línea recta, pero son reflejadas por la ionosfera,
permitiendo que las ondas viajen alrededor del mundo. (Fontal, B. Pág. 117)
4.1. Frecuencias extremadamente bajas
Llamadas ELF (Extremely Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de 3
a 30 Hz (ciclos por segundo) con una longitud de onda de 100.000 km a 10.000 km. Este rango es
equivalente a aquellas frecuencias del sonido en la parte más baja (grave) del intervalo de
percepción del oído humano. Cabe destacar aquí que el oído humano percibe ondas sonoras, no
electromagnéticas; sin embargo, se establece la analogía para poder hacer una mejor
comparación.
Frecuencias menores no han sido detectadas o hasta ahora (y tal vez nunca) no se pueden
usar (estas son las TLF).
El tipo de radiación de energía es baja que se desplaza en ondas largas. Las fuentes más
comunes de los campos electromagnéticos de frecuencia extremadamente baja son los cables
eléctricos, las redes eléctricas y los electrodomésticos.
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4.2. Súper baja frecuencia
SLF (Super Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de 30 a 300 Hz. En
este rango se incluyen las ondas electromagnéticas de frecuencia equivalente a los sonidos graves
que percibe el oído humano típico.
Corresponde a las ondas electromagnéticas (ondas de radio) pertenecientes al rango de
frecuencia situado entre los 30 y los 300 hercios. Poseen una longitud de onda correspondiente
entre los 10.000 y 1.000 kilómetros. Este rango de frecuencia incluye las frecuencias de CA (50 y
60 hercios).
4.3. Ultra Baja Frecuencia
Medición de vibraciones de ultra baja frecuencia, para detección de fallas en estructuras muy
grandes o equipos de bajas revoluciones como puentes, cimientos, molinos, hornos, entre otros.
Con acelerómetros avanzados de alta sensibilidad, estos acelerómetros poseen una resolución de
medición excepcional, que proporciona una señal de salida más fuerte y un piso con menor ruido.
Es una banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de 300
megahercios a 3 gigahercios. En esta banda se produce la propagación por onda espacial
troposférica, con una atenuación adicional máxima de 1 decibelio si existe despejamiento de la
primera zona de Fresnel.
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Televisión
Uno de los servicios UHF más conocidos por el público son los canales de televisión tanto local
como nacional. Según los países, algunos canales ocupan las frecuencias entre algo menos de 470
MHz y unos 790 MHz (en España, desde la disposición 4845 del BOE para dejar libre el rango
de 790-862 MHz a la tecnología 4G y 5G). Actualmente se usa la banda UHF para emitir la
Televisión Digital Terrestre (TDT).
Radios para uso no profesional
En Estados Unidos y otros países americanos, existe el servicio FRS, que permite a particulares
utilizar transmisores portátiles de baja potencia para uso no profesional. Sus equivalentes en
Europa son los radiotransmisores de uso personal PMR446.Los radioaficionados también cuentan
con dos bandas UHF: la banda de 70cm entre los 430 y 440 MHz, y con carácter secundario; es
decir, deben compartir las frecuencias con otros servicios y no son prioritarios.
Esos otros servicios pueden ser por ejemplo transmisores de baja potencia para apertura de
garajes, repetidoras hogareñas de televisión y dispositivos de comunicación de baja potencia. La
banda de 23cm en 1200 MHz
Telefonía móvil
Históricamente, las primeras frecuencias UHF utilizadas en telefonía móvil en Europa lo fueron
alrededor de los 400MHz, (sistema Radiocom 2000 en Francia, sistema NMT en
Escandinavia).Con la llegada de la norma internacional GSM, las frecuencias afectadas en UHF
se sitúan alrededor de los 900 MHz.
La norma DCS18010 de telefonía móvil es similar a la GSM, sólo que la frecuencia es doble
(1800 MHz). Por esa misma razón el alcance es algo inferior, pero también existe más espectro
para los clientes y la denegación de conexión por falta de canales en zonas altamente pobladas es
menos frecuente.
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4.4. Muy Baja Frecuencia
La prueba de muy baja frecuencia (VLF) posibilita la detección de daños de aislación en el menor
tiempo posible, sin afectar la calidad del material de aislación. Esta técnica permite medir cables
de media tensión.
La prueba VLF puede usarse de dos maneras: La primera es aplicar VLF para medir pérdidas de
aislación a diferentes frecuencias VLF que generalmente oscilan de 0.01 a 0.1 Hz. Para este caso,
el estándar 400.2 de la IEEE establece el criterio para la evaluación. Los accesorios para la
prueba de descarga parcial están disponibles en varias fábricas de equipos de prueba VLF. La
segunda manera es aplicar VLF a los cables XLPE como prueba de demostración para la
detección de fallas en la aislación del sistema de cable. En este proceso, el cable medido debe
soportar una tensión AC VLF CA sin descargas disruptivas durante un tiempo especificado.
Uso de los Equipos de Pruebas VLF: Para utilizar los equipos de pruebas VLF, es necesario
preparar el equipo para la prueba de cables. Con este objetivo, es necesario preparar los cables
primero. Para realizarlo, desconectar todos los contactos del objeto a probar, asegurarse de que no
se encienda nuevamente y comprobar que esté desactivado. Aislar las partes activas adyacentes y
asegurarse de que en la aplicación de alta tensión, no haya rupturas a las partes adyacentes del
cableado. Si se realiza una prueba en un objeto multi-hilo, todos los demás cables deben
conectarse a tierra, excepto el que se está probando. Limpiar los terminales si es necesario.
Una gran ventaja de los dispositivos de pruebas de Amperios es su portabilidad, especialmente
cuando se utilizan in situ. Su diseño compacto facilita su traslado a cualquier sitio. El equipo está
diseñado de una forma ultra-protectora lo que le permite operar también en malas condiciones
climáticas; el equipo se encuentra completamente protegido contra salpicaduras de agua. Las
pruebas automáticas se vuelven más simples ya que el usuario puede definir las secuencias. El
equipo cuenta con una pantalla gráfica con un menú que contiene todas las funciones de control,
esto asegura un funcionamiento sin complicaciones. La facilidad y sencillez de funcionamiento lo
convierten en el mejor dispositivo.
15. 15
4.5. Baja Frecuencia
La frecuencia baja u onda larga (del inglés: Low Frequency; [LF]) se refiere a la banda del
espectro electromagnético, y más particularmente a la banda de radiofrecuencia, que ocupa el
rango de frecuencias entre 30 y 300 kilohercios (longitud de onda de 10 a 1 kilómetro). En
Hispanoamérica a veces se llama incorrectamente "onda larga" a la onda media.
En esta banda operan sistemas de ayuda a la navegación aérea y marítima, como los radio faros o
las radio balizas, así como sistemas de radiodifusión.
Las características de la banda de onda larga son similares a las de la banda de frecuencia muy
baja.
Frecuencia baja
Ciclos por segundo: 30 kHz a 300 kHz
Longitud de onda: 10 km a 1 km
Las portadoras se encuentran en múltiplos exactos de 9 kHz entre 153 y 279 kHz, excepto la
estación alemana en 183 kHz. Hasta los años 1970, algunas estaciones soviéticas operaron en
frecuencias hasta 400 kilohercios, incluso existió una emisión a 433 kilohercios desde Finlandia.3
Sin embargo, emitir por encima de 400 kHz puede causar interferencias en recepción cuando la
frecuencia intermedia de algunos receptores superheterodinos puede estar por debajo de 430 kHz,
aunque en la práctica suele estar entre 450 y 470 kHz. Algunas estaciones, como por ejemplo
Droitwich en el Reino Unido, obtiene su frecuencia de portadora de un reloj atómico.
Las antenas que se usan a estas frecuencias son normalmente torres radiadoras, que se alimentan
en la base y son aisladas del suelo, o bien torres radiadoras alimentadas por sus propias cuerdas
sostenedoras (caso en el cual las torres están a tierra), antenas T, antenas L y antenas de cable
largo.
4.6. Frecuencia Media
La onda media (OM), mentada también como frecuencia media, (del inglés: Medium Frequency;
[MF]) es la banda del espectro electromagnético que ocupa el rango de frecuencias de 300
kilohercios a 3 megahercios. El principal uso de esta banda está normalizado por la Unión
Internacional de Telecomunicaciones (UIT) para el servicio de radiodifusión sonora terrestre. Por
ejemplo, para la Región 2, indica la banda 535kHz-1605kHz. Recientes ampliaciones añaden la
sub-banda 1605.5 kHz-1705 kHz. A veces es incorrectamente llamada "onda larga" en
Hispanoamérica.1 Por convenio internacional en este rango de frecuencias se utiliza la amplitud
modulada ( AM ) o DRM (Digital Radio Mondiale) en las transmisiones.
16. 16
El modo de propagación principal en esta banda se efectúa por una onda de superficie, lo que
determina la llamada área de servicio primaria. Un segundo modo de propagación es por medio
de reflexión en la ionosfera o reflexión ionosférica que produce a su vez una denominada área de
servicio secundaria. Dependiendo de la potencia, el área de servicio primaria puede ser desde
unos pocos hasta cientos de kilómetros durante el día, y es mayor cuanto más baja es su
frecuencia.
Los radioaficionados tienen asignada una banda en esta parte del espectro: la banda de 160m, que
suele abarcar desde los 1800 hasta los 2000 kHz, dependiendo de los países. A título
experimental, se están autorizando estaciones de aficionados alrededor de los 500 kHz (banda de
600 metros) al desaparecer el uso de esa frecuencia para las llamadas de emergencia en el mar.3
Entre los 300 y los 500 kHz existen estaciones llamadas radio ayudas o radiofaros, destinadas en
origen a orientar al tráfico marítimo y complementadas desde la década de 1940 con otras
destinadas a servir de balizas a la aviación. Son las instalaciones denominadas NDB, (Non-
Directional Beacon o Baliza no direccional). Estas emisoras son de funcionamiento automático y
emiten cada pocos segundos una combinación de letras en código morse.
4.7. Altas frecuencias
El modelado del transformador para altas y muy altas frecuencias es indispensable y el modelo
del transformador debe representar el comportamiento de los devanados en una amplia gama de
frecuencias, teniendo en cuenta la dependencia de los parámetros del transformador con la
frecuencia. Los fabricantes y los usuarios están preocupados por la eficacia de los distintos
modelos y métodos de cálculo disponibles para analizar y mitigar estos transitorios de muy alta
frecuencia.
4.8. Super alta frecuencia
“Las ondas de radio reciben también el nombre de “corrientes de radiofrecuencia” (RF) y se
localizan en una pequeña porción del denominado “espectro radioeléctrico” correspondiente al
espectro de ondas electromagnéticas.
El espectro radioeléctrico o de ondas de radio comprende desde los 3 kHz de frecuencia, con una
longitud de onda de 100 000 m (100 km), hasta los 30 GHz de frecuencia, con una longitud de
onda de 0,001 m< (1 mm).” (Informe de Dilan Jauregui Sánchez)
17. 17
4.9. Frecuencia extremadamente alta
La frecuencia extremadamente alta u onda milimétrica (del inglés: extremely high frequency;
EHF) configura la banda de frecuencias más alta en la gama de las radiofrecuencias. Comprende
las frecuencias de 30 a 300 gigahercios. Esta banda tiene una longitud de onda de 10 a 1
milímetros, motivo por el cual se le da el mencionado nombre de banda u onda milimétrica
(onda-mm).
Existen diversas aplicaciones en el campo de las telecomunicaciones para las ondas milimétricas,
siendo recientemente utilizadas por radios microondas de corto alcance (generalmente menor a 1
km). Debido a que esta banda está comenzando a utilizarse en telecomunicaciones, prácticamente
se encuentra libre en el espectro para su explotación.
18. 18
RECOMENDACIONES
Es importante que se tomen las medidas de seguridad pertinentes, para evitar problemas
severos de salud tanto en animales, como en nosotros los seres humanos. Ya que su mal
cuidado puede provocar un descenso de la población o fauna.
Comprender estos conceptos debe ayudarnos a tener un cuidado a la salud, pero al mismo
tiempo innovar y mejorar su uso.
Es importante que aprovechemos el uso de las ondas electromagnéticas, pero que así
como utilizamos su potencial, promover los cuidados para la salud.
19. 19
CONCLUSIONES
Todos los seres humanos estamos expuestos a diferentes tipos de radiación, pero sin
embargo el cuerpo humano solo puede soportar cierta cantidad de radiación, sin
perjudicar tan severamente su salud. A pesar que la información está disponible muchas
personas desconocen los problemas de salud que pueden darse al exponerse sin cuidado a
mucha radiación e ignoran que provoca esa radiación.
Estos usos de las ondas electromagnéticas han sido de gran ayuda para la comunicación
de los seres humanos, en especial al romper barreras de distancia.
Sus usos son indispensables en la vida del ser humano, pues estos aparatos que se utilizan
con las ondas electromagnéticas están constantemente en nuestro diario vivir, comprender
su funcionamiento es más que indispensable.
20. 20
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