Ondas electromagnéticas: rayos, frentes de onda, atenuación y fenómenos de propagación

Ondas electromagnéticas: conceptos básicos

Rayo

Un rayo es una línea trazada a lo largo de la dirección de propagación de una onda electromagnética. Se usan para mostrar la dirección relativa de la propagación de una onda.

Frente de onda

Un frente de onda representa una superficie de ondas electromagnéticas de fase constante. Se forma al unir puntos de igual fase en rayos que se propagan desde la misma fuente.

Densidad de potencia

La densidad de potencia es la rapidez con la que la energía pasa a través de una superficie en el espacio. Se expresa en W/m².

Intensidad de campo

La intensidad de campo es la magnitud de los campos eléctrico y magnético de una onda electromagnética (O.E.).

Frente de onda esférico

Un frente de onda esférico es producido por una fuente isotrópica, es decir, que irradia potencia a una tasa constante y uniforme en todas las direcciones. Todos los puntos tienen la misma densidad de potencia.

Cuanto más lejos está el frente de onda respecto a la fuente, la densidad de potencia es menor. La potencia total sobre la esfera queda igualmente distribuida, ya que el área de la esfera aumenta en proporción al cuadrado de la distancia desde la fuente.

Atenuación

Atenuación: A medida que un frente de onda se aleja de la fuente, el campo electromagnético continuo que irradia la fuente se dispersa. Es decir, las ondas se separan cada vez más entre sí y, por ende, la cantidad de ondas por unidad disminuye. Por esto disminuye la densidad de potencia, por lo que se pierde potencia y se produce atenuación.

Absorción

Absorción: Cuando una onda se propaga a través de la atmósfera terrestre, se transfiere energía de la onda a los átomos y moléculas de ésta. Una vez absorbida, la energía se pierde y causa atenuación: las intensidades de campo disminuyen y hay una reducción de la densidad de potencia.

Refracción

Refracción: La refracción electromagnética es el cambio de dirección de un rayo al pasar en dirección oblicua de un medio a otro con distinta velocidad de propagación. Hay refracción siempre que la onda pase de un medio a otro.

Reflexión

Reflexión: La reflexión electromagnética se presenta cuando una onda incide en una frontera entre dos medios y parte o toda la potencia incidente no entra al segundo material.

Difracción

Difracción: Se define la difracción como la modulación de la energía dentro de un frente de onda al pasar cerca del borde de un objeto opaco. Permite que las ondas se propaguen más allá de las esquinas.

Resumen rápido

• Rayo: dirección de propagación.
• Frente de onda: superficie de fase constante.
• Densidad de potencia: energía por unidad de área (W/m²).
• Intensidad de campo: magnitud de los campos eléctrico y magnético.
• Fenómenos de propagación: atenuación, absorción, refracción, reflexión y difracción.

Notas

Los términos y fenómenos descritos se aplican de forma general a la propagación de ondas electromagnéticas y son clave para entender la distribución de potencia y el comportamiento de las ondas al interactuar con medios y objetos.