Onda
Es un fenómeno físico llamado perturbación, y puede resultar de tipo:
- Magnético
- Eléctrico
Si la partícula tiene un componente eléctrico, pero también uno magnético ya tenemos generada una radiación electromagnética, con su onda electromagnética. Entonces analicemos este fenómeno a partir de 3 elementos, veremos en la siguiente figura:
Longitud de Onda: Distancia entre dos crestas.
Amplitud: Es la máxima perturbación de la onda. La mitad de la distancia entre la cresta y el valle.
Frecuencia: Número de veces que se repite la onda por unidad de tiempo. Si se usa el Hertzio es el numero de veces que se repite la onda por cada segundo.
Además hay otros dos datos también interesantes:
Periodo: 1/frecuencia. Es la inversa de la frecuencia.
Velocidad: la velocidad de la onda depende del medio por el que se propague (por donde viaje). si la onda viaja por el vació su velocidad es igual a la de la luz 300.000Km/segundo. Si se propaga por el aire cambia, pero es prácticamente igual a la del vació.
Atenuación
La atenuación es descrita matemáticamente por la ley del cuadrado inverso que
describe como es que se reduce la densidad de potencia con la distancia a la fuente. El
campo electromagnético continuo se dispersa a medida que el frente de onda se aleja de la
fuente, lo que hace que las ondas electromagnéticas se alejen cada vez más entre si. En
consecuencia, la cantidad de ondas por unidad de área es menor
Absorción
La causa de la absorción de las ondas electromagnéticas al viajar por el aire es que
el aire no es un vacío, sino que está formado por átomos y moléculas de distintas
substancias gaseosas, líquidas y sólidas. Estos materiales pueden absorber a las ondas
electromagnéticas causando pérdidas por absorción. Cuando la onda electromagnética se
propaga a través de la atmósfera terrestre, se transfiere energía de la onda a los átomos y
moléculas atmosféricos.
Difracción
La difracción refiere a la modulación o redistribución de la energía dentro de un
frente de onda al pasar cerca de la orilla de un objeto opaco. La difracción es el fenómeno
que permite que las ondas luminosas o de radio se propaguen en torno a las esquinas.
Cuando un frente de onda pasa cerca de un obstáculo o discontinuidad cuyas dimensiones
sean del tamaño comparable a una longitud de onda, no se puede usar el análisis geométrico
como en los casos anteriores. En estos casos se debe de usar el principio de Huygens. En los casos en el que el frente de onda es considerado plano y finito, es incompleta
la anulación en direcciones aleatorias. En consecuencia, el frente de onda se reparte hacia
fuera, o se dispersa a lo que en este caso se le llama difracción.
Interferencia
La interferencia es producida siempre que se combinan dos o más ondas
electromagnéticas de tal manera que se degrada el funcionamiento del sistema. La
interferencia está sujeta al principio de superposición lineal de las ondas electromagnéticas,
y se presenta siempre que dos o más ondas ocupan el mismo punto del espacio en forma
simultánea. El principio de la superposición lineal establece que la intensidad total de
voltaje en un punto dado en el espacio es la suma de los vectores de onda individuales.
Ley del Cuadrado inverso
La ley del cuadrado inverso nos dice que entre más lejano va el frente de onda de la
antena transmisora, la densidad de potencia es más pequeña. En estos casos la potencia total
distribuida sobre la esfera queda de la misma cantidad. Por otro lado el área de la esfera
aumenta en proporción directa a la distancia a la que se encuentra de la fuente elevada al
cuadrado, es decir, el radio de la esfera elevado al cuadrado y esto nos causa una menor
densidad de potencia ya que ésta disminuye inversamente proporcional al cuadrado de la
distancia de la fuente.
Frentes de Onda
Un frente de onda representa una superficie de ondas electromagnéticas de fase
constante. El frente de onda es formado cuando se unen los puntos de igual fase en rayos
que se propagan desde la misma fuente.
Pérdidas de la Señal en el Espacio Libre
El espacio libre puede ser considerado como vacío y no se consideran pérdidas.
Cuando las ondas electromagnéticas se encuentran en el vacío, se llegan a dispersar y se
reduce la densidad de potencia a lo que es llamado atenuación. La atenuación se presenta
tanto en el espacio libre como en la atmósfera terrestre. La atmósfera terrestre no se le
considera vacío debido a que contiene partículas que pueden absorber la energía
electromagnética y a este tipo de reducción de potencia se le llama pérdidas por absorción
la cual no se presenta cuando las ondas viajan afuera de la atmósfera terrestre.
Propagación de Ondas
La propagación de ondas se refiere a la propagación de ondas electromagnéticas en
el espacio libre. Aunque el espacio libre realmente implica en el vacío, con frecuencia la
propagación por la atmósfera terrestre se llama propagación por el espacio libre y se puede
considerar siempre así. La principal diferencia es que la atmósfera de la Tierra introduce
perdidas de la señal que no se encuentran en el vacío.
Las ondas electromagnéticas se propagan a través de cualquier material dieléctrico
incluyendo el aire pero no se propagan bien a través de conductores con pérdidas como el
agua de mar ya que los campos eléctricos hacen que fluyan corrientes en el material
disipando con rapidez la energía de las ondas
Refracción
La refracción se refiere al cambio de dirección de un rayo al pasar en dirección
oblicua de un medio a otro con distinta velocidad de propagación. La velocidad a la que se
propaga una onda electromagnética es inversamente proporcional a la densidad del medio en el que lo hace. Por lo tanto, hay refracción siempre que una onda de radio pasa de un
medio a otro con distinta densidad
Reflexión
La reflexión refiere al choque de la onda electromagnética con la frontera entre dos
medios y parte o toda la potencia de la onda no se propaga en el medio si no que es
reflejada en dirección opuesta al segundo medio como se muestra en la figura 1.10 en
donde el frente de onda incidente choca con el medio 2 con un ángulo de incidencia iθ .
Este frente de onda es reflejado en su totalidad con un cambio de dirección llamado r θ
