Aplicación de ondas electromagnéticas
ï› Aplicaciones en la vida cotidiana
Rayos gamma
Radiación electromagnética de muy alta frecuencia y por lo tanto de alta energía,
es emitida como
consecuencia de la radioactividad. La radiación de rayos gamma tiene longitud
de onda mucho más corta que la luz visible, por
lo que los fotones de rayo gamma tienen muchísima más energía que los fotones
de luz.
Los rayos gamma se encuentran en el extremo más elevado de energía del campo
electromagnético Los rayos X, que tienen energía un poco menor a la de los
rayos gamma, son vecinos de los rayos gamma en el espectro de radiación electro
magnética (EM). De hecho, los rangos espectrales de los rayos X y los
rayos gamma se sobreponen. Los rayos gamma tienen longitud de
ondas de aproximadamente 100 picometros (100 x 10-12 metros) o
menores, o energías por fotón de por lo menos 10 keV. Este tipo de onda electromagnética oscila en una frecuencia de 3
exahertz (EHz ó 1018 hertz) o mayor.
Rayos X
Una forma de radiación electromagnética o luz de muy alta energía (longitud de
onda corta). Los rayos X son invisibles para nosotros, pero pueden fácilmente
penetrar nuestro cuerpo. Se producen por oscilaciones de los electrones
próximos a los núcleos 0.1Ao < lambda < 30 Ao.Son muy energéticos y
penetrantes, dañinos para los organismos vivos, pero se utilizan de forma
controlada para los diagnósticos médicos.Ultravioleta
La 'luz' ultravioleta es un tipo de radiación electromagnética.
La luz ultravioleta (UV) tiene una longitud de
onda más corta que la de la luz visible. Los colores morado y violeta
tienen longitudes de onda más cortas que otros colores de luz,
y la luz ultravioleta tiene longitudes de ondas aún más cortas que la
ultravioleta, de manera que es una especie de luz 'más morada que el
morado' o una luz que va 'más allá del violeta'.
La radiación ultravioleta se encuentra entre la luz
visible y los rayos X del espectro
electromagnético. La 'luz' ultravioleta (UV) tiene longitudes de onda
entre 380 y 10 nanómetros. La longitud de onda de la luz
ultravioleta tiene aproximadamente 400 nanómetros (4 000 Å). La radiación
ultravioleta oscila entre valores de 800 terahertz (THz ó 1012 hertz) y 30
000 THz
Luz visible:
La luz visible es una de las formas como
se desplaza la energía. Las ondas de luz son el
resultado de vibraciones de campos eléctricos y magnéticos, y es por esto que
son una forma de radiación electromagnética (EM). La luz
visible es tan sólo uno de los muchos tipos de radiación EM, y ocupa un pequeño
rango de la totalidad del
espectro. Sin embargo, podemos percibir la luz
directamente con nuestros ojos, y por la gran importancia que tiene para
nosotros, elevamos la importancia de esta pequeña ventana en el espectro de
rayos EM.
Las ondas de luz tienen longitudes de onda entre 400 y 700 nanómetros(4 000 y 7 000 Å). A medida que el arcoíris se
llena de matices, nuestros ojos perciben diferentes longitudes de ondas de luz. La luz roja tiene longitudes
de onda relativamente largas, aproximadamente 700 nm (10-9 metros) de
largo. La luz azul y la luz morada tienen ondas
cortas, aproximadamente 400 nm. Las ondas más cortas vibran a
mayores frecuencias, y tienen energías más elevadas. Las luz roja tiene una frecuencia aproximada de 430 terahertz,
mientras que la frecuencia de la luz azul es de aproximadamente 750 terahertz.
Los fotones rojos tienen aproximadamente 1.8 electrón-Volt(eV) de energía, mientras que cada fotón azul transmite
aproximadamente 3.1 eV.
Infrarrojos:
La radiación infrarroja, radiación térmica o radiación IR es un
tipo de radiación electromagnética de mayor longitud de onda que la luz
visible, pero menor que la de las microondas. Consecuentemente, tiene menor
frecuencia que la luz visible y mayor que las
microondas. Es emitida por cuerpos calientes y son debidas a
vibraciones de los átomos.
0 -3m < lambda < 10-7m
La fotografía infrarroja tiene grandes aplicaciones
en la industria textil se utiliza para identificar colorantes, en la detección
de falsificaciones de obras de arte, en telemandos, estudios de aislantes
térmicos, etc. En la foto se observa la fotografía en infrarrojos de una mano:
Microondas
Ondas electromagnéticas de frecuenciaelevada utilizadas en teleproceso. Son producidas por vibraciones de moléculas.
0.1 mm < lambda < 1 m
Se utilizan en radioastronomía y en hornos eléctricos. Esta última aplicación es la más conocida hoy en día y en muchos
hogares se usan los 'microondas'. Estos
hornos calientan los alimentos generando ondas microondas que en realidad
calientan selectivamente el agua. la mayoría de
los alimentos, incluso los 'secos' contienen agua. Las microondas
hacen que las moléculas de agua se muevan, vibran, este
movimiento produce fricción y esta fricción el calentamiento. Así no sólo se
calienta la comida, otras cosas, como los recipientes, pueden
calentarse al estar en contacto con los alimentos.
Ondas de radio
Un tipo de energía electromagnética (luz) con longitudes de onda desde unos
pocos centímetros (un centímetro es aproximadamente media pulgada) hasta varios
kilómetros (o millas) de largo. Las ondas de radio se
utilizan a menudo para transportar señales entre las naves espaciales y la
Tierra.
Son ondas electromagnéticas producidas por el hombre con un
circuito oscilante.
1 cm < lambda < 1 km
Se emplean en radidifusión, las ondas usadas en la televisión son las de
longitud de onda menor y las de radio son las de longitud de onda mayor.
Las radiondas más largas se reflejan en la ionosfera y se pueden detectar en
antenas situadas a grandes distancias del foco emisor. Las ondas medias se reflejan menosen la ionosfera, debido a su gran
longitud de onda pueden superar obstáculos, por lo que pueden recorrer grandes
distancias. Para superar montañas necesitan repetidores. Las
ondas cortas no se reflejan en la ionosfera, requieren repetidores más
próximos. Se transmiten a cualquier distancia mediante
los satélites artificiales. Este tipo de ondas son las que emiten la TV,teléfonos móviles y los radares.
Espectro electromagnético
El espectro electromagnético (o simplemente espectro) es el rango de
todas las radiaciones electromagnéticas posibles. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o
simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de
emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha
radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella
dactilar. Los espectros se pueden contemplar mediante espectroscopios
que, además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre
el mismo, como
son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación. La
longitud de una onda es el período espacial de la misma, es decir, la distancia
que hay de pulso a pulso .Frecuencia es una magnitud que mide el número de
repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.
El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud
de onda,como los rayos
gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los
rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda,
como son las
ondas de radio. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en
las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de
onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea
infinito y continuo.
Se puede obtener mucha información acerca de las propiedades físicas de un objeto a través del
estudio de su espectro electromagnético, ya sea por la luz emitida (radiación
de cuerpo negro) o absorbida por él. Esto es la espectroscopia y se usa
ampliamente en astrofísica y química. Para ello se analizan los espectros de emisión y absorción.
- El espectro de emisión atómica de un
elemento es un conjunto de frecuencias de las ondas electromagnéticas emitidas
por átomos de ese elemento, en estado gaseoso, cuando se le comunica energía.
El espectro de emisión de cada elemento es único y puede ser usado para
determinar si ese elemento es parte de un compuesto
desconocido.
- El espectro de absorción de un material
muestra la fracción de la radiación electromagnética incidente que un material
absorbe dentro de un rango de frecuencias. Es, en cierto sentido, el opuesto de
un espectro de emisión. Cada
elemento químico posee líneas de absorción en algunaslongitudes de onda, hecho
que está asociado a las diferencias de energía de sus distintos orbitales
atómicos. De hecho, se emplea el espectro de absorción para identificar
los elementos componentes de algunas muestras, como líquidos y
gases; más allá, se puede emplear para determinar la estructura de compuestos
orgánicos. Un ejemplo de las implicaciones de un
espectro de absorción es que aquel objeto que lo haga con los colores azul,
verde y amarillo
aparecerá de color rojo cuando incida sobre él luz blanca.
Rango del espectro
El espectro cubre la energía de ondas electromagnéticas que tienen longitudes
de onda diferentes. Las frecuencias de 30 Hz y más bajas
pueden ser producidas por ciertas nebulosas estelares y son importantes para su
estudio. Se han descubierto frecuencias tan
altas como 2.9
* 1027 Hz a partir de fuentes astrofísicas.
La energía electromagnética en una longitud de onda particular λ (en el
vacío) tiene una frecuencia asociada f y una energía fotónica E. Así, el
espectro electromagnético puede expresarse en términos de cualquiera de estas
tres variables, que están relacionadas mediante ecuaciones.
De este modo, las ondas electromagnéticas de alta
frecuencia tienen una longitud de onda corta y energía alta; las ondas de
frecuencia baja tienen una longitud de onda larga y energía baja.
Siempre que las ondas de luz (y otras ondas electromagnéticas) se encuentran en
un medio(materia), su longitud de onda se reduce. Las
longitudes de onda de la radiación electromagnética, sin importar el medio por
el que viajen, son, por lo general, citadas en términos de longitud de onda en
el vacío, aunque no siempre se declara explícitamente.
Generalmente, la radiación electromagnética se clasifica por la longitud de
onda: ondas de radio, microondas, infrarroja y región visible, que percibimos como
luz, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
El comportamiento de la radiación electromagnética depende de
su longitud de onda. Las frecuencias más altas
tienen longitudes de onda más cortas, y las frecuencias inferiores tienen
longitudes de onda más largas. Cuando la radiación electromagnética
interacciona con átomos y moléculas, su comportamiento también depende de la
cantidad de energía por cuanto que transporta. La radiación electromagnética
puede dividirse en octavas (como las ondas sonoras).
La espectroscopia puede descubrir una región mucho más amplia del espectro que el
rango visible de 400 nm a 700 nm. Un espectroscopio de
laboratorio común puede descubrir longitudes de onda desde 2 nm a 2500 nm. Con este tipo de aparatos puede obtenerse información detallada
sobre las propiedades físicas de objetos, gases o incluso estrellas. La espectrometría
se usa
sobre todo en astrofísica. Por ejemplo, muchos átomos de
hidrógeno emiten ondas de radio que tienen una longitud de onda de 21.12 cm.
