La radiación electro·magnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. A diferencia de otros tipos de onda [como el sonido] la radiación electro·magnética se puede propagar en el vacío ya que un campo eléctrico variable en el tiempo genera un campo magnético y, recíprocamente, la variación temporal del campo magnético genera un campo eléctrico. Así, se puede visualizar la radiación electro·magnética como dos campos que se generan mutuamente.

Las ecuaciones de Maxwell también predicen la velocidad de su propagación en el vacío [299.792 km/s] y su dirección de propagación [perpendicular a las oscilaciones del campo eléctrico y magnético que, a su vez, son perpendiculares entre sí].

Según su longitud de onda, la radiación electro·magnética recibe diferentes nombres, y varía desde los energéticos rayos gamma [con una longitud de onda del orden de picómetros] hasta las ondas de radio [longitudes de onda del orden de kilómetros], pasando por la luz visible [cuya longitud de onda está en el rango de las décimas de micrómetro]. El rango completo de longitudes de onda es lo que se denomina el espectro electromagnético.


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


:: espectro visible


La luz visible es un minúsculo intervalo que va desde la longitud de onda correspondiente al color violeta [aproximadamente 400 nanómetros] hasta la longitud de onda correspondiente al color rojo [aproximadamente 700 nm].

La dispersión de un rayo de luz al cambiar de medio es diferente para cada color [para cada longitud de onda]. El ejemplo más típico es el de un haz de luz blanca que se "descompone" en colores al pasar por un prisma.



espectro de la luz visible


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


:: espectro infrarrojo


: tele·comunicaciones

Cuando un alambre o cualquier objeto conductor [antena] conduce corriente alterna, la radiación electro·magnética se propaga en la misma frecuencia que la corriente. De forma similar, cuando una radiación electro·magnética incide en un conductor eléctrico, hace que los electrones de su superficie oscilen generando una corriente alterna cuya frecuencia es la misma que la de la radiación incidente. Este efecto se usa en las antenas que actúan como emisores o receptores de radiación electro·magnética.

En tele·comunicaciones se clasifican las ondas mediante un convenio internacional de frecuencias en función del empleo al que están destinadas:

Sigla	Rango	Denominación	Empleo
VLF	10 kHz a 30 kHz	Muy baja frecuencia	Radio gran alcance
LF	30 kHz a 300 kHz	Baja frecuencia	Radio , navegación
MF	300 kHz a 3 MHz	Frecuencia media	Radio de onda media
HF	3 MHz a 30 MHz	Alta frecuencia	Radio de onda corta
VHF	30 MHz a 300 MHz	Muy alta frecuencia	TV , radio
UHF	300 MHz a 3 GHz	Ultra alta frecuencia	TV, radar
SHF	3 GHz a 30 GHz	Super alta frecuecia	Radar
EHF	30 GHz a 300 GHz	Extra alta frecuencia	Radar

· ondas de radio | William Herz

El primer sistema práctico de comunicación mediante ondas de radio fue el diseñado por el italiano Guglielmo Marconi, quien en el año 1901 realizó la primera emisión trasatlántica radioeléctrica [mediante ondas electromagnéticas] dando lugar a lo que entonces se denominó telegrafía sin hilos. Otros inventores, como Ørsted, Faraday, Hertz, Tesla, Edison habían realizado anteriormente estudios y experimentos en este campo, los cuales sirvieron de base a Marconi.

Dependiendo de su frecuencia, las ondas electro·magnéticas pueden no atravesar medios conductores. Por eso las transmisiones de radio no funcionan bajo el mar y los teléfonos móviles se queden sin cobertura dentro de una caja de metal.


: la televisión

En este caso el receptor de las señales de radio es un televisor. El estudiante alemán Paul Nipkow desarrolló y patentó el primer sistema de televisión electro·mecánico en 1884. El disco de Nipkow está reconocido como el primer rasterizador de imagen de televisión.

De todos modos, no fue hasta 1907 cuando el desarrollo de la tecnología de tubos de amplificación hizo el diseño practicable. En 1911, Boris Rosing y su estudiante Vladimir Kosma Zworykin crearon un sistema de televisión que realizaba el barrido mediante un espejo·tambor para transmitir “imágenes muy crudas” a través del tubo electrónico Braun [tubo de rayos catódicos] en el receptor. El movimiento de las imágenes no era posible porque en el escaneado “la sensibilidad no era suficiente y la célula de selenio se retrasaba”.

La solución decisiva, "la de una televisión operando sobre las bases de una emisión de electrones continua con acumulación y almacenaje de electrones secundarios lanzados durante todo el ciclo de escaneado", fue descrita por primera vez por el inventor húngaro Kálmán Tihanyi en 1926, con una versión refinada que patentó en 1928. El 25 de marzo de 1925, el inventor escocés John Logie Baird ofreció la primera demostración pública del funcionamiento de un sistema de televisión a los miembros de la Royal Institution y a un periodista el 26 de enero de 1926 en su laboratorio de Londres. Al contrario que los anteriores sistemas electrónicos con varios cientos de líneas de resolución, la imagen escaneada verticalmente por Baird tenía sólo 30 líneas, justo las suficientes para reproducir una cara humana reconocible. En 1927, Baird transmitió una señal 438 millas a través de una línea de teléfono entre Londres y Glasgow.
En 1928, su empresa consiguió la primera señal de televisión transatlántica entre Londres y Nueva York.


: radiación térmica

Éste es un tipo de radiación electro·magnética de longitud de onda menor al de las microondas [entre 700 nanómetros y un milímetro] el color de longitud de onda más larga de la luz visible. Fue descubierta en 1800 por William Herschel, un astrónomo inglés de origen alemán.

Por su caracterización energética, la materia emite radiación. Los seres vivos, en especial los mamíferos, emiten una gran proporción de esa radiación en la parte del espectro infrarrojo asociada a su calor corporal.

Los infrarrojos se utilizan en los equipos de visión nocturna cuando la cantidad de luz visible es insuficiente para ver los objetos. La radiación se recibe y después se refleja en una pantalla, apareciendo más luminosos los objetos de mayor temperatura.

La fotografía infrarroja de origen militar se empleaba para detectar camuflajes, pero tiene hoy día aplicaciones técnicas y científicas en las áreas de arqueología, medioambiente y geología.


infrarrojo de un cuerpo en el sauna y del planeta Tierra


Por cierto que también se utilizan para comunicar a corta distancia los ordenadores con sus periféricos o los televisores con sus mandos...


: la resonancia magnética

La Resonancia Magnética utiliza radiaciones electro·magnéticas de radio que son de carga energética relativamente baja y no provoca tanto daño como la radiación ultravioleta [rayos·x y gamma].

El paciente yace dentro de un gran magneto de forma cilíndrica que emite ondas de radio entre 10.000 y 30.000 veces más potente que el campo magnético de la Tierra. Esto afecta los átomos del cuerpo obligando a los núcleos a cambiar de posición. Al regresar a su lugar, los núcleos envían ondas de radio propias. El scanner las identifica transfiriéndolas a un ordenador, que luego las transforma en imagen. Ya que nuestros cuerpos consisten mayormente de agua [y agua contiene mayormente átomos de hidrógeno] el núcleo del átomo de hidrógeno es el que más se utiliza para realizar estos escaneos.

El tejido que contiene menor cantidad de átomos de hidrógeno [como los huesos] se ve oscuro, mientras que el que posee mayor cantidad [como el tejido grasoso] se ve mucho más brillante.

A diferencia de la Tomografía Computada [que sólo puede captar imágenes horizontales], la Resonancia Magnética permite captar imágenes desde prácticamente todos los ángulos posibles.




. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


:: espectro ultravioleta


: aplicaciones en la medicina

Mucho tiempo ha pasado desde la invención del ECG o ElectroCardioGrama, una prueba que registra la actividad eléctrica del corazón colocando un número estándar de electrodos en lugares estratégicos del cuerpo. Los resultados obtenidos se registran en papel milimetrado similar a éste:




Los famosos Rayos·X agregan chispa a la representación de nuestra estructura interna a finales del s.XIX, cuando el físico alemán Wilhelm Conrad Roentgen los descubrió de pura casualidad mientras estudiaba los rayos catódicos en un tubo de descarga gaseosa de alto voltaje. Es un tipo de radiación electromagnética penetrante, con longitud de onda que varía entre 10nm y 0.0001 nm [un nanómetro equivale a 10-9 m], más potente que la ultravioleta. Cuanto menor es la longitud de onda de los Rayos·X, mayores son su energía y poder de penetración.

Los Rayos·X se producen siempre que se bombardea un objeto material con electrones de alta velocidad. Gran parte de la energía de los electrones se pierde en forma de calor; el resto produce Rayos·X al provocar cambios en los átomos del blanco como resultado del impacto.



El arte electrónico al servicio de la medicina ha ido dotando de “más dimensiones” a nuestra estructura y órganos hasta lograr verdaderas maravillas en su representación. Los siguientes son sólo unos ejemplos:


: tomografía computada [CT scan]

Es una técnica radiográfica que utiliza un ordenador para crear imágenes de planos [o cortes] transversales del corazón. El paciente se coloca dentro de un tubo largo y angosto [el tomógrafo, similar a la cámara de la RM] que contiene un generador de Rayos·X en su interior. En algunos casos se inyecta un medio de contraste en la corriente sanguínea para poder obtener una imagen más nítida.

Actualmente las nuevas tecnologías permiten a los técnicos alinear y juntar distintas imágenes obtenidas por el scan [siempre en corte transversal] para producir una imagen tridimensional que puede girarse y visualizarse desde cualquier ángulo.




: tomografía por emisión de positrones [PET SCANNING]

Físicos de partículas usan con regularidad colisiones entre electrones y sus antipartículas [los positrones] para investigar la materia y las fuerzas fundamentales a niveles altos de energía. Cuando un electrón y un positrón se encuentran, se aniquilan convirtiéndose en materia que, a grandes niveles de energía, puede rematerializarse en nuevas partículas y antipartículas.

A niveles bajos de energía, en cambio, las aniquilaciones entre electrones y positrones se utilizan para revelar cómo funciona un órgano gracias a la técnica denominada Tomografía de Emisión de Positrones [PET scan]. Los positrones provienen de un núcleo radioactivo decaído incorporado en un fluido especial que se inyecta al paciente. Los positrones aniquilan a los electrones de los átomos más próximos, pero como el par está en estado casi estacionario al encontrarse, no hay suficiente energía para crear la mínima partícula y antipartícula, así que la energía emerge en forma de 2 rayos gamma que salen disparados en direcciones opuestas. Son estos rayos los que nos permiten reconstruir la superficie de contacto entre la materia y la antimateria y representarla en 2 y 3d.

El PET scan es en realidad una combinación de medicina nuclear y análisis bioquímico que ayuda a visualizar los cambios bioquímicos que tienen lugar en el cuerpo, como el metabolismo del músculo cardíaco. La diferencia entre este estudio y otros exámenes de medicina nuclear es que el PET detecta el metabolismo dentro de los tejidos corporales, mientras que otros tipos de exámenes de medicina nuclear detectan la cantidad de sustancia radioactiva acumulada en el tejido corporal en una zona determinada para evaluar la función del tejido.




: rayos·y [gamma]

Los fotones de rayos Gamma son formas de radiación electro·magnética de una frecuencia específica [la más alta en el espectro] producida por la interacción de partículas subatómicas, como la aniquilación entre positrones y electrones o el decaimiento radioactivo. La mayoría de los rayos·gamma que interactúan en nuestras vidas proviene de las reacciones nucleares en el espacio exterior, pero a nivel doméstico son mayormente utilizados para la esterilización de equipos médicos al eliminar todo tipo de bacterias. Debido a sus propiedades de penetración de tejidos, también se utilizan para la realización de CT Scans y radioterapia. Sin embargo, en forma de radiación ionizante tienen la capacidad de causar cambios moleculares propiciando la generación de cáncer.

A pesar de esto los rayos·gamma también se utilizan para tratar ciertos tipos de cáncer y a través de una cirugía hecha con múltiples haces gamma concentrados sobre un tumor, se pueden matar células cancerígenas. Los haces poseen diferentes ángulos para enfocar la radiación con la mayor precisión posible y minimizar así el daño sobre tejidos aledaños.


: aplicaciones en astrofísica

Se puede obtener mucha información acerca de las propiedades físicas de un objeto a través del estudio de su espectro electromagnético, ya sea por la luz emitida [radiación del cuerpo negro] o absorbida por él. Esto es la espectroscopia y se usa ampliamente en astrofísica.

La astronomía por rayos ultravioletas utiliza una radiación electro·magnética cuyas longitudes de onda van aproximadamente desde los 400 nm hasta los 15 nm, donde empiezan los rayos·X. La radiación ultravioleta puede producirse artificialmente mediante lámparas de arco; la de origen natural proviene principalmente del Sol.

La astronomía ultravioleta se ha practicado desde comienzos de la década de 1960, con la ayuda de detectores montados en satélites artificiales que proporcionan datos sobre objetos estelares inaccesibles desde la superficie de la Tierra. Uno de estos satélites es el International Ultraviolet Explorer lanzado en 1978.


Los rayos·gamma también nos permiten representar y estudiar estructuras de cuerpos a los que no podemos acceder por vías más convencionales. Como por ejemplo… ¡un micro·quasar!




. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


:: aplicaciones de ondas sonoras

El sónar [Sound Navigation And Ranging] es, básicamente, un sistema de navegación y localización similar al radar pero que, en lugar de emitir señales de radio·frecuencia, emite impulsos ultrasónicos. Se emplea principalmente en la navegación submarina, ya que bajo el agua no se propagan las ondas electro·magnéticas.
Está compuesto por un transmisor, un emisor, un receptor y un indicador. El transmisor emite un haz de impulsos ultrasónicos a través del emisor. Cuando chocan con un objeto los impulsos se reflejan y forman una señal de eco que es captada por el receptor. El receptor amplifica la energía de las ondas del eco y genera una señal que es enviada al indicador, constituido por una pantalla en la que se ve el objeto en el que han rebotado las ondas.

Algunos animales poseen un “sónar natural” como es el caso de los delfines, estos lo utilizan para orientarse en aguas turbias y cazar con seguridad.
Los murciélagos lo utilizan para orientarse y cazar en la oscuridad, emitiendo vibraciones ultrasónicas cortas las que se reflejan en las paredes de la habitación o lugar en que se encuentre o en su presa.


: la ecografía

Al igual que en sónar, se utiliza un dispositivo de ultrasonido para generar y recibir cientos de ondas sonoras de alta frecuencia que no pueden ser percibidas por el oído humano. Estas ondas son absorbidas y rebotadas por los tejidos humanos, huesos y fluidos corporales [todos con densidades diferentes] para crear una imagen de ultrasonido similar a una fotografía en negativo, con áreas negras indicando medios líquidos [como el fluido amniótico] y gris o blanco indicando áreas de mayor densidad, como tejidos y huesos.

La frecuencia de sonido utilizada se mide en Megahertz y varía comúnmente entre 3 y 7.5 MHz. En general, cuanto más baja la frecuencia, más lejos [o profundo] pueden penetrar las ondas sonoras en los tejidos corporales.

Hoy en día la técnica del Ultrasonido ha mejorado tanto que las imágenes generadas pueden ser color e incluso ¡3d!