Pedro, técnico de reparación de equipos de audio, se encuentra en su casa en una tarde calurosa. Su hogar está junto a una antena de comunicaciones de una operadora de telefonía móvil; al frente hay una autopista por la que circulan camiones que generan gran intensidad de ruido (sonido); detrás de su taller hay un poste con un foco amarillo encendido que alumbra parte del taller.
Identifico el tipo de ondas a las que está expuesto el técnico.
- El ruido de los camiones es una onda mecánica, longitudinal, que se propaga en el aire: es una onda sonora.
- La antena de telefonía móvil emite y recibe ondas electromagnéticas (microondas/ondas de radio) para transmitir las señales telefónicas.
- El foco amarillo emite luz visible, que es también una onda electromagnética, cuyo color amarillo corresponde a un $ \approx 5{,}9 \times 10^{14} \, \text{Hz}@@MATH_0@@\lambda \approx 510 \, \text{nm}$.
- Por lo tanto Pedro está expuesto a tres tipos de onda: sonora, electromagnética (microondas de la antena) y luz visible amarilla.
ondas sonoras (sonido de los camiones), ondas electromagnéticas en el rango de microondas/ondas de radio (antena de telefonía móvil) y luz visible amarilla (foco del poste).
Indico cuáles son las dos frecuencias (bandas) que presenta la radio.
- La radiodifusión comercial se realiza en dos bandas de frecuencias distintas.
- Banda AM (amplitud modulada): frecuencias entre 530 \, \text{kHz} y 1700 \, \text{kHz}, es decir \approx 5{,}3 \times 10^{5} \, \text{Hz} a 1{,}7 \times 10^{6} \, \text{Hz} (longitudes de onda de 566 \, \text{m} a 176 \, \text{m}).
- Banda FM (frecuencia modulada): frecuencias entre 88 \, \text{MHz} y 108 \, \text{MHz}, es decir \approx 8{,}8 \times 10^{7} \, \text{Hz} a 1{,}08 \times 10^{8} \, \text{Hz} (longitudes de onda de 3{,}41 \, \text{m} a 2{,}78 \, \text{m}).
- Se comprueba con \lambda = \frac{c}{f}: para FM a f = 100 \, \text{MHz}, \lambda = \frac{3 \times 10^{8}}{10^{8}} = 3 \, \text{m}; para AM a f = 1000 \, \text{kHz}, \lambda = \frac{3 \times 10^{8}}{10^{6}} = 300 \, \text{m}.
la banda AM (530–1700 kHz) y la banda FM (88–108 MHz).
Investigo: ¿qué tipo de ondas son las que emite una antena de telecomunicaciones?
- Una antena de telecomunicaciones (telefonía móvil, radio, televisión) genera corrientes eléctricas alternas en el conductor.
- Esas corrientes aceleradas producen campos eléctricos y magnéticos que se propagan al espacio como ondas electromagnéticas transversales, con campos \vec{E} y \vec{B} perpendiculares entre sí y ambos perpendiculares a la dirección de propagación.
- Las ondas electromagnéticas viajan en el vacío a la velocidad de la luz: c = 3 \times 10^{8} \, \text{m/s}, y cumplen c = f \lambda.
- Según su frecuencia pueden ser de radio, microondas, infrarrojas, ultravioletas, rayos X o gamma; las antenas de telefonía operan en frecuencias de radio y microondas (típicamente de cientos de MHz hasta GHz).
ondas electromagnéticas transversales de frecuencia de radio y microondas, que se propagan en el vacío a c = 3 \times 10^{8} \, \text{m/s}.
Investigo si las microondas de una antena de comunicaciones producen afecciones en la salud de las personas que viven cerca de una.
- Las microondas son radiación no ionizante: su energía fotónica E = hf es muy inferior a la energía necesaria para ionizar átomos o romper enlaces químicos del organismo (que está en el rango de los rayos X y la luz ultravioleta, E \approx 10^{18} \, \text{J} para rayos X).
- Por tanto, no pueden modificar el ADN de las células ni causar mutaciones directas, a diferencia de la radiación ionizante.
- El único efecto demostrado es térmico, y solo se manifiesta a niveles de potencia muy superiores a los permitidos: el organismo absorbe la energía y la disipa como calor.
- Los organismos reguladores (OMS, ONU-T/UIT, ICNIRP) establecen límites de exposición (p. ej. 4{,}78 \, \text{W/m}^2 para el público en frecuencias de radiofrecuencia) y las antenas cumplan estos valores están muy por debajo de ellos. Hoy no existe evidencia científica concluyente de efectos nocivos en la salud por exposición prolongada a niveles permitidos, aunque se siguen realizando estudios epidemiológicos.
las microondas de una antena no son radiación ionizante y, dentro de los límites reglamentarios establecidos, no se ha demostrado que causen afecciones en la salud; el único efecto posible sería térmico y solo a intensidades muy elevadas.
Ordeno de menor a mayor los tipos de radiación electromagnética: luz amarilla del poste, ondas de radio AM, ondas de radio FM y microondas del sistema de telecomunicaciones, argumentando en función de la energía fotónica.
- La energía de un fotón es E = hf = \frac{hc}{\lambda}; por lo tanto, a mayor frecuencia f (o menor longitud de onda \lambda), mayor energía por fotón.
- Tomo las frecuencias típicas de cada radiación: radio AM f_{AM} \approx 10^{6} \, \text{Hz}, radio FM f_{FM} \approx 10^{8} \, \text{Hz}, microondas f_{\mu} \approx 3 \times 10^{9} \, \text{Hz} y luz amarilla f_{luz} \approx 5{,}9 \times 10^{14} \, \text{Hz}.
- Comparo: 10^{6} \, \text{Hz} < 10^{8} \, \text{Hz} < 3 \times 10^{9} \, \text{Hz} < 5{,}9 \times 10^{14} \, \text{Hz}, es decir \lambda_{AM} > \lambda_{FM} > \lambda_{\mu} > \lambda_{luz}.
- Calculo la energía de cada fotón con E = hf y h = 6{,}626 \times 10^{-34} \, \text{J·s}:
- Radio AM: E = 6{,}626 \times 10^{-34} \times 10^{6} \approx 6{,}6 \times 10^{-28} \, \text{J}.
- Radio FM: E = 6{,}626 \times 10^{-34} \times 10^{8} \approx 6{,}6 \times 10^{-26} \, \text{J}.
- Microondas: E = 6{,}626 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^{9} \approx 2{,}0 \times 10^{-24} \, \text{J}.
- Luz amarilla: E = 6{,}626 \times 10^{-34} \times 5{,}9 \times 10^{14} \approx 3{,}9 \times 10^{-19} \, \text{J}.
- Como 6{,}6 \times 10^{-28} < 6{,}6 \times 10^{-26} < 2{,}0 \times 10^{-24} < 3{,}9 \times 10^{-19}, el orden de menor a mayor energía fotónica (y de menor a mayor frecuencia) es el pedido.
Nota: el enunciado remite a "la tabla mostrada a continuación", la cual no aparece en esta página (se encuentra en la siguiente). Los valores usados corresponden a los rangos estándar de esas bandas del espectro electromagnético.
ondas de radio AM \;<\; ondas de radio FM \;<\; microondas de telecomunicaciones \;<\; luz amarilla del poste. Cuanto mayor es la frecuencia de la radiación, mayor es la energía de cada fotón, por eso la luz amarilla, la de mayor frecuencia, es la de mayor energía por fotón y la radio AM, la de menor frecuencia, la de menor energía.








