GENERACIÓN, DETECCIÓN Y PROPIEDADES DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

¿Cuáles fueron las claves para que el experimento de Hertz fuera un éxito?

Lo primero de todo es tomar consciencia de que la teoría electromagnética de Maxwell predecía la existencia de las ondas electromagnéticas arrojando un dato muy concreto: su velocidad de propagación en el vacío debía ser de unos 300.000 Km/s. 

Por otro lado, el estudio de las ondas, que se empezará a abordar en las próximas semanas, establece como una de sus relaciones fundamentales la relación entre la longitud de onda, su velocidad de propagación y su periodo o frecuencia de oscilación.

Esta relación es equivalente a la ley de la cinemática para movimiento rectilíneo uniforme: x = v · t.

La teoría de Maxwell predice que la onda electromagnética se compone de dos ondas transversales entre sí y a la dirección de propagación, E y H, correspondientes a las oscilaciones asociadas al campo eléctrico y magnético.

La longitud de onda es la distancia entre dos puntos de oscilación equivalentes, como pueden ser dos nodos (amplitud nula) o dos vientres (amplitud máxima).

El periodo es el tiempo que la onda emplea en recorrer una longitud de onda y la frecuencia, su inverso, nos da el número de oscilaciones en un segundo.

Para los ondas electromagnéticas en el vacío, la velocidad de propagación vp, es c, la velocidad de la luz.

Para una eficiente emisión y recepción de ondas electromagnéticas la mejor condición es que el dipolo que actúa como antena emisora o receptora (las dos barras enfrentadas que unen la esfera grande con la pequeña, para el transmisor; las dos esferas conectadas por una barra circular casi cerrada, para el receptor), tenga una longitud que sea un múltiplo entero de la mitad de la longitud de onda de la señal eléctrica resonante que se ha generado. Esto impone ya una condicional dimensional al montaje experimental que Hertz tuvo que realizar la cual facilita la generación de ondas estacionarias.

Por otro lado, dado que la velocidad de propagación de la luz es tan elevada, solamente podremos generar ondas electromagnéticas de longitud de ondas manejables en un laboratorio si conseguimos que la frecuencia de resonancia del circuito emisor sea muy elevada también.

Las primeras veces que se observaron los fenómenos manifiestos de las ondas electromagnéticas lo más que se consiguió ver fueron unas pocas efímeros chispas en un receptor de dimensiones adecuadas situado a la distancia justa. Tan pequeñas eran las chispas que Hertz tenía que utilizar un catalejo para poder verlas.

A partir de ahí los experimentos se fueron alineando en la dirección de demostrar que tales fenómenos se debían en efecto a la propagación de ondas. Las ondas, en general, tienen propiedades bien conocidas, y los experimentos se sucedieron para demostrar que estas propiedades se satisfacían también para las ondas de Hertz. Los experimentos más relevantes, algunos de los cuales se recrean en el vídeo que acompaña a esta entrada, pusieron de relieve que:

• las ondas electromagnéticas se reflejan igual que se refleja la luz.
• las ondas electromagnéticas están polarizadas.
• si se utilizan 'espejos' separados un múltiplo de la longitud de ondas se generan ondas estacionarias y el receptor pone de manifiesto su detección. Si la distancia equivale a un múltiplo más media longitud de ondas, en el receptor tenemos un nodo y no se detecta nada.

Durante siglos la discusión sobre la naturaleza ondulatoria o corpuscular de la luz fue una de las controversias más apasionantes en el mundo de la Física. Ahora, el experimento de Hertz dilucidaría para siempre más que la luz es un fenómeno propio de una onda electromagnética que se pone de manifiesto en un rango de frecuencias que nos son visibles. Aunque en un plazo muy corto de tiempo el advenimiento de la Física Cuántica tenía reservada una sorpresa mayúscula más...