ESPECTRO DE FRECUENCIAS

El espectro de frecuencia de un fenómeno ondulatorio (sonoro, luminoso o electromagnético), superposición de ondas de varias frecuencias, es una medida de la distribución de amplitudes de cada frecuencia. También se llama espectro de frecuencia al gráfico de intensidad frente a frecuencia de una onda particular.

El espectro de frecuencias o descomposición espectral de frecuencias puede aplicarse a cualquier concepto asociado con frecuencia o movimientos ondulatorios, sonoro y electromagnético = Una fuente de luz puede tener muchos colores mezclados en diferentes cantidades (intensidades).

Un prisma transparente, deflecta cada fotón según su frecuencia en un ángulo ligeramente diferente. Eso nos permite ver cada componente de la luz inicial por separado. Un gráfico de la intensidad de cada color deflactado por un prisma que muestre la cantidad de cada color es el espectro de frecuencia de la luz o espectro luminoso. Cuando todas las frecuencias visibles están presentes por igual, el efecto es el "color" blanco, y el espectro de frecuencias es uniforme, lo que se representa por una línea plana. De hecho cualquier espectro de frecuencia que consista en una línea plana se llama blanco de ahí que hablemos no solo de "color blanco" sino también de "ruido blanco".

El espectro de frecuencias

El espectro de frecuencias se divide en dos grandes partes:

Ondas materiales

Ondas electromagnéticas.

 

ONDAS MATERIALES:

Se propagan por vibraciones de la materia (sólida, líquida o gaseosa). Incluyen:

Ondas infrasonoras (debajo de los 8Hz)

Ondas sonoras (entre 8 y 30,000Hz). Por ejemplo voz humana (hasta 4,000Hz),

audio (de 20Hz hasta 20,000Hz).

Ondas ultrasonoras (arriba de los 30,000Hz).

 

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS:

Son debidas a la vibración de un campo electromagnético, fuera de todo soporte

material. Incluyen:

Ondas radioeléctricas (o herzianas), que son generadas por una corriente oscilatoria, y que pueden ser miriamétricas o kilométricas (VLF/LF, very low frequency / low frequency, entre 0 y 315KHz), hectométricas (MF, medium frequency, entre 315KHz y 3230KHz), decamétricas (HF, high frequency, entre 3230KHz y 27,500KHz), métricas (VHF, very high frequency, entre 27,500KHz y 322MHz), decimétricas (UHF, ultra high frequency, entre 322MHz y 3300MHz), centimétricas (SHF, entre 3300MHz y 31.8GHz) o milimétricas (WHD, entre 31.8GHz y 400GHz).

Ondas luminosas (luz), originadas de un cuerpo luminoso que transmite su luz, y que pueden ser infrarrojo (longitud de onda entre 0.8 y 300 micras), visible (longitud de onda entre 0.4 y 0.8 micras, y que incluye los colores rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, turquesa y violeta), o ultravioleta (longitud de onda entre 0.02 y 0.4 micras).
Rayos X (longitud de onda hasta 0.001 micras), generados por cuerpos radioactivos.
Rayos gamma (longitud de onda entre 0.005 a 0.25 Angstroms), generados por cuerpos radioactivos.

Para efectos de telecomunicaciones son importantes las ondas radioeléctricas (comunicación inalámbrica) y las ondas luminosas (comunicación vía fibras ópticas).


CONVERSIÓN DE LONGITUD DE ONDA A FRECUENCIA, Y VICEVERSA:

Para cambiar de frecuencia (f) a longitud de onda (l), y viceversa, se utilizan las fórmulas (1) y (2), que son en realidad la misma fórmula pero despejando en un caso l y en el otro f:

f = 1/T
Vp = Velocidad de propagación (luz = 300,000 kms/seg, sonido = 240 m/seg)
l = Vp T

l = Vp/f

(2) f = Vp/


= velocidad angular
= 2pf [rad/seg]

f = frecuencia [Hz = ciclos/seg]

T = período
= 1/f [seg/ciclo, o simplemente seg]
Cuando se hacen las conversiones, es importante recordar los siguientes términos del sistema de medición:

1 mm (milímetro) = 10-3 m
1 m (micra, micrómetro) = 10-6 m
1 nm (nanómetro) = 10-9 m
1 A (angströms) = 10-10 m
1 pm (picómetro) = 10-12 m

1 KHz (kilohertz) = 103 Hz
1 MHz (megahertz) = 106 Hz
1 GHz (gigahertz) = 109 Hz
1 THz (terahertz) = 1012 Hz
1 PHz (petahertz) = 1015 Hz
1 Ehz (exahertz) = 1018 Hz

En la siguiente tabla se muestran los rangos de cada tipo de onda del espectro de frecuencias, tanto en longitud de onda (l) como en frecuencia (f). Es importante señalar que las conversiones son aproximadas y pueden ser distintas dependiendo del tipo de medio de transmisión que se utilice. Para la siguiente tabla se consideró Vp(luz) = 300,000 kms/seg y Vp(sonido) = 240 m/seg. Estas cifras pueden cambiar dependiendo del medio de transmisión específico que se utilice, y por lo tanto los rangos serán distintos.