Un espectro de frecuencia es un método científico para trazar y clasificar ondas electromagnéticas a medida que ocurren en el espacio y en el entorno cotidiano. En realidad, calcular la frecuencia de varias transmisiones puede ser una ciencia compleja y, por lo general, implica fórmulas y equipos de medición intensivos. Sin embargo, como concepto, el espectro en sí es relativamente sencillo. Todo lo que emite energía lo hace a una frecuencia particular. Las transmisiones de luz, sonido, televisión y radio son algunas de las más comunes; También se incluyen rayos X, microondas e infrarrojos. El espectro de frecuencia es cómo se grafican y clasifican estas y otras emisiones, y los elementos discretos y únicos de cada uno generalmente se representan por la cantidad de energía radiada que cada uno produce por segundo.
Comprensión de la frecuencia en general
La frecuencia se define ampliamente como el número de ciclos completos de ondas de energía electromagnética que ocurren cada segundo. La unidad de medida internacional utilizada para describir un ciclo es 1 hertz (Hz). Dado que cada porción del espectro electromagnético tiene una firma de frecuencia reveladora, se puede identificar por medio de un analizador de espectro que es capaz de medir con precisión los ciclos de onda por segundo del fenómeno electromagnético particular bajo observación.
Estos números son realmente importantes por un par de razones diferentes. Los físicos a menudo pasan mucho tiempo trazando el espectro de diferentes frecuencias para comprender cómo estas ondas interactúan con la materia, así como para determinar cosas como los límites más externos para las ondas de luz y sonido. También son importantes por motivos de salud; Los investigadores necesitan saber qué niveles de elementos como la tecnología de rayos X y microondas son seguros para su uso en hogares y consultorios médicos. En la radiodifusión, el espectro identifica qué frecuencias están más pobladas y, por lo tanto, las más propensas a sufrir interferencias y dificultades de transmisión.
Trazado de energía electromagnética
Cada una de las diversas formas de energía electromagnética ocupa un lugar designado en el espectro. El continuo electromagnético, expresado en términos de la frecuencia o la intensidad de la radiación emitida por cada segmento distinto, varía desde 106 Hz hasta 1025 Hz. Las ondas de radio ocupan el extremo inferior del espectro, mientras que los rayos gamma radiactivos ocupan el extremo superior. El rango de frecuencia que abarca el espectro electromagnético es inmenso. Las frecuencias generadas por las transmisiones de radio y las producidas por la luz visible varían en un orden de magnitud de un millón de billones.
Luz y sonido
Cuando se trata tanto de luz como de sonido, los niveles de las frecuencias emitidas son en gran parte responsables de cómo los humanos perciben el color o el sonido que se transmite. Para que la luz aparezca como un color distinto, debe emitir energía dentro del rango electromagnético asociado con ese color. Una de las formas más fáciles de demostrar esto es con un prisma u otro cristal biselado. A la luz del sol, la energía solar se transmite de manera diferente a través de las diferentes refracciones, con el resultado de que parecen brillar diferentes colores. En verdad, la luz es la misma sin importar cómo se vea, pero la refracción cambia la energía electromagnética, lo que lleva al color.
Las ondas sonoras funcionan de manera similar. Diferentes notas musicales pueden aprovechar diferentes energías, lo que puede hacer que parezcan tener diferentes cualidades para aquellos que están dentro del rango de escucha. Los artistas a menudo aprovechan esto para hacer que las compilaciones acústicas sean más interesantes. La mezcla intencional de sonidos en todo el espectro a menudo se conoce como «ruido blanco», una técnica que a veces se emplea para promover un mejor sueño.
Consideraciones especiales para las emisoras
El espectro de frecuencia para transmisiones de radio, televisión y otras transmisiones se clasifica además en rangos de frecuencias o «bandas», tanto como un medio para minimizar la interferencia como para compartir el ancho de banda entre múltiples usuarios. La mayoría de estos están regulados por diversas autoridades. El Acuerdo de la Unión Internacional de Telecomunicaciones, por ejemplo, asigna ciertos rangos de frecuencias de transmisión de radio para minimizar la interferencia en el espectro de radio de onda corta. Las bandas de alta frecuencia se asignan entre radiodifusores internacionales de onda corta, radioaficionados y radiocomunicaciones marinas.
Para garantizar transmisiones de radio confiables y sin interferencias, las agencias gubernamentales nacionales a menudo regulan ciertos aspectos o partes del espectro. En los Estados Unidos, la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) asigna las bandas de frecuencia entre las empresas, el público en general y los operadores de radioaficionados para limitar cualquier interferencia potencial entre bandas. A cada banda se le asigna un rango de frecuencia específico, y ese espectro de frecuencia está reservado para cada uno de los diversos grupos específicos de usuarios.