Ondas y señales electromagnéticas: conceptos y propiedades

Oscilaciones y ondas

Oscilación: movimiento periódico en el tiempo que se produce cuando perturbamos un sistema respecto a su posición de equilibrio.

Onda

Perturbación que se propaga en el espacio con velocidad característica del medio.

Parámetros de onda:

• Longitud de onda: distancia entre 2 puntos con el mismo estado de oscilación.
• Frecuencia: número de máximos por segundo de la onda.
• Velocidad de propagación: está claro.

Magnitudes físicas:

• Frecuencia: Hercios (Hz).
• Longitud: m.
• Potencia: Wattios (W).
• Intensidad: W/m2.
• Energía: Julios (J).

Señal analógica:

Señal que registra o genera magnitud física continua que es análoga a la señal que queremos transmitir o captar.

Señal Digital:

Señal que se genera o registra de forma discreta. Está formada por serie de valores que representan la señal en intervalos de espacio o tiempo.

Campo eléctrico:

Perturbación creada por cada carga eléctrica en el espacio responsable de la fuerza eléctrica que actúa a distancia entre par de cargas.

Onda electromagnética:

Perturbación del campo eléctrico y magnético como consecuencia de cargas eléctricas que oscilan con movimiento armónico simple y que se propaga en el vacío con velocidad aproximada de c=3·108 m/s.

Relación entre velocidad, longitud de onda y frecuencia

La relación entre la velocidad, longitud de onda y frecuencia para cualquier tipo de ondas electromagnéticas es: c=λ·f. Por lo tanto λ=c/f=3·108/30·109=0.01 m=1 cm.

Fuentes luminosas térmicas y espectrales

Fuentes luminosas térmicas: emiten radiación electromagnética debido a su temperatura. Emiten luz visible cuando su temperatura es superior a unos 2500 K. El espectro emitido es continuo.

Fuentes luminosas espectrales: fuentes que emiten radiación generada por los electrones excitados de los átomos en un gas a baja presión en un tubo al vacío. El espectro de emisión aparece en forma de líneas discretas correspondientes a transiciones electrónicas entre los niveles atómicos. El espectro emitido es característico del gas y sirve para identificarlo.

Fenómenos ópticos

Scattering: la frecuencia de la radiación incidente no coincide con ninguna de las frecuencias correspondientes a la diferencia de energías entre los niveles del átomo.

Absorción: frecuencia de la radiación incidente coincide...

Reflexión total interna: la luz incide desde un medio de índice de refracción alto hacia un medio de índice de refracción más bajo, el haz transmitido desaparece a partir de un cierto ángulo de incidencia llamado ángulo límite. Para ángulos de incidencia mayores que el ángulo límite toda la luz es reflejada de nuevo hacia el medio incidente y desaparece el haz de luz transmitida. Este es el principio físico en que se basan las fibras ópticas.

Ángulo de Brewster: ángulo para el cual la luz reflejada por una superficie plana está linealmente polarizada. El estado de polarización de la luz reflejada es lineal con la dirección del campo eléctrico paralela a la superficie.

Propiedades de onda acústica

Onda longitudinal, Onda armónica, Velocidad de propagación, Intensidad de la onda sonora, Reflexión y Transmisión de ondas sonoras.

Métodos de codificación

Modulación de amplitud (AM) y Modulación de frecuencia (FM).

Criterio de muestreo de Nyquist

Una señal con ancho de banda limitado Δf puede reconstruirse a partir de su forma digitalizada si la frecuencia de muestreo Fs es mayor o igual a dos veces la anchura de banda de la señal Fs > 2· Δf.