Pioneros del Electromagnetismo Aplicado : Michael Faraday 1791 – 1867 James C. Maxwell 1831 – 1879 ? Heinrich Hertz 1857-1894 Guglielmo Marconi 1874 – 1937 Thomas Alva Edison 1874 – 1931 Alexander Grahan Bell 1847 – 1922 Jacques Arsene D'Arsonval 1813 – 1940 Nikola Tesla 1856 – 1943 Albert Einstein 1879 – 1955
John D. Kraus ( antena helicoidal ~ superganancia, 1947 ; 2003 premio IEEE ) : " Existen ahora pocas materias entendidas de manera tan meticulosa como el electromagnetismo y pocas que hayan tenido mayor aplicación práctica.. La civilización evolucionó por el electromagnetismo. De hecho, estamos en una sociedad electromagnética " ( Electromagnetismo, McGraw Hill, 1986 ).
Espectro Electromagnético
Las ondas electromagnéticas pueden producir efectos biológicos que a veces pero no siempre, resultan perjudiciales para la salud. Es importante comprender la diferencia entre ambos conceptos : Un efecto biológico se produce cuando la exposición a las ondas electromagnéticas provoca algún cambio fisiológico perceptible o detectable en un sistema biológico. Un efecto perjudicial para la salud tiene lugar cuando el efecto biológico sobrepasa la capacidad normal de compensación del organismo y origina así algún proceso patológico. Algunos efectos biológicos pueden ser inocuos, como por ejemplo la reacción orgánica de incremento del riego sanguíneo cutáneo en respuesta a un ligero calentamiento producido por el Sol; otros provechosos e incluso beneficiosos, como la función solar en la producción de la vitamina D por el organismo. Sin embargo, otros efectos biológicos resultan perjudiciales para la salud como son las quemaduras solares o el cáncer de piel.
Radiación Ionizante y No-Ionizante La radiación electromagnética posee una doble naturaleza : Forma corpuscular ( Flujo de fotones de energía hf ) Forma ondulatoria ( Ecuaciones de Maxwell )
Para frecuencias elevadas, por encima de la región visible, un fotón puede "arrancar" un electrón en la colisión con un átomo : Ionización átomo Radiación ionizante Posible modificación del código genético ( efecto cancerígeno, mutación permanente ) Energía mínima para ionizar : 12 a 15 eV ( agua, oxígeno, nitrógeno, carbono.materia orgánica )
A frecuencias más bajas, para las visible, Infrarrojos y frecuencias utilizadas en comunicaciones {frecuencias menores que 3×1015 Hz ( ? > 10-7 m )} No ionización del átomo Radiación no ionizante Explicación en términos de la forma ondulatoria de la radiación Calentamiento, aparición de potenciales sobre las membranas y emigración de iones ( efectos perjudiciales si se supera un cierto umbral )
Mecanismo del calentamiento por la radiación electromagnética Según la naturaleza del cuerpo, la radiación penetra más o menos profundamente en la materia, donde la energía se disipa ( los dipolos inducidos y dipolos permanentes, que dan cuenta de la interacción de los campos y el dieléctrico, tienden a orientarse constantemente según la dirección del campo electromagnético que varía según la frecuencia de la señal ). Disipación de energía en la materia Calentamiento de la misma El calentamiento del agua en presencia de campos electromagnéticos es especialmente importante ( el cuerpo humano contiene aproximadamente un 70 % de agua, los alimentos contienen importantes cantidades de agua) Cocción de alimentos mediante hornos de microondas ( operando a 2,45 GHz ) Secado de materiales en procesos industriales Aplicaciones médicas ( diatermia e hipertermia )
En la exposición a una radiación electromagnética intensa el calor se libera DIRECTAMENTE en la materia. La conversión térmica de hiperfrecuencias es función de las pérdidas dieléctricas (er"). La potencia media convertida en calor por unidad de volumen es : Pabs = 2pe0fer"¦E¦2 (W/m3) ~ [SAR = s ¦E ¦2 / ?m ( W/Kg ) (?m la densidad másica del tejido, s conductividad y E el campo eléctrico en el interior] ~ s ~ f(er") er" = er" ( T, f ) La profundidad de penetración de las ondas en los tejidos, la forma en que éstas se propagan por los mismos, dependen de las propiedades eléctricas de estos ( permitividad y conductividad ) La variación de la conductividad ( aumento con la frecuencia ) se debe a un fenómeno dispersivo, a la que hay que añadir una conductividad iónica independiente de la frecuencia.
Efectos atérmicos de la radiación electromagnética Los efectos atérmicos son aquellos que se producen en ausencia de calentamiento ( el nivel de radiación es demasiado pequeño para provocar un calentamiento ). Se ha comprobado que campos débiles de frecuencias extremadamente bajas o señales de hiperfrecuencias moduladas a muy baja frecuencia interactúan con el sistema nervioso. Una nueva teoría ( anteriormente el cerebro era considerado como un conjunto de neuronas en las que circulan impulsos eléctricos ) resalta el papel preponderante de las ondas electromagnéticas de baja frecuencia. Se cree que el cerebro es un oscilador no lineal que produce ondas lentas para tratar la información, lo que implica una mayor sensibilidad cuando se introduce en un medio electromagnético. La influencia de los campos de 50 y 60 Hz también ha sido estudiada. Aunque se han detectado pequeñas variaciones hematológicas o del comportamiento no se puede asegurar que las líneas de hasta 400 Kv (Valores máximos de los campos eléctricos y magnéticos en torno a 3 – 5 Kv/m y 3 – 5 µT respectivamente) puedan ser perjudiciales.
Otro ámbito donde aparecen los efectos atérmicos son las señales de potencia de cresta muy elevada, pero tienen una potencia media lo suficientemente pequeña (300 µW/m2 ) como para no producir efectos térmicos (radares de gran potencia ). Se ha podido observar que en ciertos casos estas señales eran "oidas". El origen del fenómeno es, posiblemente, la aparición de ondas termoelásticas en la cabeza que se desplazan hacia el caracol y activan las células auditivas del oido interno. Otro caso especial son los portadores de Estimuladores Cardíacos. Trabajadores e instaladores de antenas,.
CONTAMINACIÓN ELECTROMAGNÉTICA ? mapa electromagnétco
El láserlight amplification by stimulated emission of radiation ("amplificación de luz mediante la emisión inducida de radiación"). Los posibles usos del láser son casi ilimitados y en los últimos años se ha convertido en una herramienta muy valiosa y poderosa en la industria, la investigación científica, la tecnología militar y el arte.
Entre otros, podemos generalizar tres tipos de láser que trabajan en el rango de las radiaciones ópticas por ser los más utilizados industrialmente y porque a partir de ellos se construyeron una gran variedad de láseres.
El láser de CO2, que si ninguna duda es el láser más utilizado en procesos industriales, así como en comunicaciones (enlaces entre satélites), detección remota, cirugía, etc. La longitud de ondas de emisión característica varía entre 9.4 y 10.6 µm, es decir, en el infrarrojo medio donde gran cantidad de materiales absorben fuertemente la radiación.
El láser de Nd+, muy utilizado de forma industrial dentro del grupo de láseres de estado sólido. La longitud de onda en que emite este láser es generalmente de 1.06 µm y se encuentra en el infrarrojo cercano.
El laser Cr3+, comúnmente conocido como láser de rubí, que fue el primer láser construido por el hombre. El láser de rubí emite en una longitud de ondas de 694 nm, es decir, en la zona visible del espectro correspondiente al rojo.
En Galicia tiene gran importancia, tanto en la industria como en la investigación científica aplicada a la industrial, el tratamiento de pizarra mediante láser, la fabricación de productos cerámicos de alta calidad y procesamiento de granito (extracción y manufacturación) mediante láser, ya que proporciona una serie de ventajas frente a los métodos tradicionales.
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