Make your own free website on Tripod.com

 

El  Espectro Electromagnético.

 

La naturaleza de la luz ha sido estudiada desde hace muchos años por muchos científicos tan notables como Newton y Max Planck.

La naturaleza de la luz ha sido interpretada de diversas maneras:

  1. Como compuesta por corpúsculos que viajaban por el espacio en línea recta (teoría corpuscular - Newton - 1670)
  2. Como ondas similares a las del sonido que requerían un medio para transportarse (el Éter) (teoría Ondulatoria - Huygens - 1678, Young, Fresnel)
  3. Como ondas electromagnéticas al encontrar sus características similares a las ondas de radio (teoría electromagnética - Maxwell - 1860)
  4. Como paquetes de energía llamados cuantos (Planck).

Finalmente Broglie en 1924 unifica la teoría electromagnética y la de los cuantos (que provienen de la ondulatoria y corpuscular) demostrando la doble naturaleza de la luz.

La radiación electromagnética 

Las cargas eléctricas estacionarias producen campos eléctricos, las cargas eléctricas en movimiento producen campos eléctricos y magnéticos. Los cambios cíclicos en estos campos producen radiación electromagnética de esta manera la radiación electromagnética consiste en una oscilación perpendicular de un campo eléctrico y magnético. La radiación electromagnética transporta energía de un punto a otro, esta radiación se mueve a la velocidad de la luz (siendo la luz un tipo de radiación electromagnética).

Las ondas de radiación electromagnética se componen de crestas y valles (convencionalmente las primeras hacia arriba y las segundas hacia abajo). La distancia entre dos crestas o valles se denomina longitud de onda (λ). La frecuencia de la onda esta determinada por las veces que ella corta la línea de base en la unidad de tiempo (casi siempre medida en segundos), esta frecuencia es tan importante que sus propiedades dependen de ella y esta dada en Hertz. La amplitud de onda esta definida por la distancia que separa el pico de la cresta o valle de la línea de base (A). la energía que transporta la onda es proporcional al cuadrado de la amplitud. La unidad de medida para expresar semejantes distancias tan pequeñas es el nanómetro (10 -9 metros). 

La Luz visible, es decir las ondas electromagnéticas para las cuales el ojo humano esta adaptado se encuentran entre longitudes de onda entre los 400 nm (violeta) y 700 nm (rojo). Como lo predijeron las ecuaciones de Maxwell existen longitudes de onda por encima y por debajo de estos limites. 

Estas formas de "luz invisible" se han encontrado y organizado de acuerdo a sus longitudes de onda en el espectro electromagnético. 

Espectro electromagnético

El espectro electromagnético se refiere a un "mapa" de los diferentes tipos de energía de radiación y sus correspondientes longitudes de onda. hay usualmente 6 subdivisiones (ondas de radio, infrarroja, visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma) de el espectro electromagnético.

Espectro Electromagnético

 

Las ondas electromagnéticas se agrupan bajo distintas denominaciones según su frecuencia, aunque no existe un límite muy preciso para cada grupo. Además, una misma fuente de ondas electromagnéticas puede generar al mismo tiempo ondas de varios tipos.

 

Si las ondas electromagnéticas se organizan en un continuo de acuerdo a sus longitudes obtenemos el espectro electromagnético en donde las ondas más largas (longitudes desde metros a kilómetros) se encuentran a la derecha (Radio) y las mas cortas (longitudes de onda de  una billonésima de metros) a la izquierda (Gamma).

 

Rayos Gamma.

Fueron descubiertos por Henry Becquerel en 1876 cuando encontró que una placas fotográficas cubiertas con plomo se velaron al estar colocadas junto a un trozo de Uranio. Los rayos Gamma son los mas energéticos del espectro, comprenden frecuencias mayores de 1·1019Hz (104 eV hasta 1019 eV) y poseen la menor longitud de onda. En el espectro estos rayos se extienden desde los 5x1019Hz hasta aproximadamente los 1022 hz. (longitud de onda entre los 6x10-12 y 3x10-14 mts).

Este tipo de rayos se origina en los procesos de estabilización en el núcleo del átomo después de emisiones radiactivas. Sus radiación es muy peligrosa para los seres vivos.

Rayos X.

Los rayos X fueron descubiertos por el Físico William Roentgen en 1895, cuando observó que una radiación invisible podía atravesar la piel y los músculos para dibujar los huesos de un ser vivo en una placa. Los denominó X por ser totalmente desconocidos. La región de los rayos X va desde los 2,4x1016 a los 5x1019 hz., con longitud de onda muy reducido inferior a dos diámetros atómicos.

Los Rayos X son producidos por electrones que saltan de órbitas internas en átomos pesados. Son peligrosos para la vida: una exposición prolongada produce cáncer.

Rayos Ultravioleta.

Localizados entre los rayos X y el espectro de luz visible, los rayos ultravioleta fueron descubiertos por Johann Wilhelm Ritter en 1801 al lograr oscurecer sales de plata exponiéndolas mas allá del extremo violeta de la luz visible. Constituyen una parte importante de la luz que envía el Sol a la Tierra. Estos rayos tienen tal energía que producen ionización de átomos y como consecuencia se forma la ionosfera en la tierra. Este fuerte efecto químico los hace tóxicos para la vida llevando a producir mutaciones cancerígenas en la piel. El Ozono es la sustancia encargada en nuestra atmósfera de absorber los rayos ultravioleta e impedir que lleguen a nosotros. La región ultravioleta del espectro se extiende desde los 8x1014 hasta los 3,4x1016 hz. (con longitud de onda de 3,75x10-7 a 8x10-9 mts).

Los rayos Ultravioleta son producidas por saltos de electrones en átomos y moléculas excitados. Tiene el rango de energía que interviene en las reacciones químicas. El sol es una fuente poderosa de UVA ( rayos ultravioleta) los cuales al interaccionar con la atmósfera exterior la ionizan creando la ionosfera. Los ultravioleta pueden destruir la vida y se emplean para esterilizar. Nuestra piel detecta la radiación ultravioleta y nuestro organismo se pone a fabricar melanina para protegernos de la radiación. La capa de ozono nos protege de los UVA.

Luz Visible.


Isaac Newton
fue el primero en descomponer la luz visible blanca del Sol en sus componentes mediante la utilización de un prisma. La luz blanca esta constituida por la combinación de ondas que tienen energías semejantes y es debido a que ninguna de estas predomine sobre las otras. La radiación visible va desde 384x1012 hasta 769x1012 hz. Las frecuencias mas bajas de la luz visible (Longitud de onda larga se perciben como rojas y las de mas alta frecuencia (longitud corta) aparecen violetas.

 

La Luz visible incluye una franja estrecha de frecuencias, los humanos tenemos unos sensores para detectarla ( los ojos, retina, conos y bastones). Se originan en la aceleración de los electrones en los tránsitos energéticos entre órbitas permitidas.

Rayos infrarrojos.

La radiación infrarroja fue descubierta por el astrónomo William Herschel (1738-1822) en 1800, al medir la alta temperatura mas allá de la zona roja del espectro visible. La radiación infrarroja se localiza en el espectro entre 3x1011 hz. hasta aproximadamente los 4x1014 Hz. La banda infrarroja se divide en tres secciones próxima (a lo visible. 780 - 2500 nm), intermedia (2500 - 50000 nm) y lejana (50000 - 1mm). Toda molécula que tenga una temperatura superior al cero absoluto (-273º K) emite rayos infrarrojos y estos serán mayores entre mas temperatura tenga el objeto.

Los Rayos Infrarrojos son emitidos por los cuerpos calientes. Los tránsitos energéticos implicados en rotaciones y vibraciones de las moléculas caen dentro de este rango de frecuencias. Los visores nocturnos detectan la radiación emitida por los cuerpos a una temperatura de 37°. Nuestra piel también detecta el calor y por lo tanto las radiaciones infrarrojas.

 

Microondas.

La región de las microondas se encuentra entre los 109 hasta aproximadamente 3x1011 Hz (con longitud de onda entre 30 cm a 1 mm).

Las Microondas se utilizan en las comunicaciones del radar o la banda UHF ( Ultra High Frecuency) y en los hornos de las cocinas. Su frecuencia va desde los mil millones de hercios hasta casi el billón. Se producen en oscilaciones dentro de un aparato llamado magnetrón. El magnetrón es una cavidad resonante formada por dos imanes de disco en los extremos, donde los electrones emitidos por un cátodo son acelerados originado los campos electromagnéticos oscilantes de la frecuencia de microondas.

Ondas de Radio.

Heinrich Hertz (1857-1894), en el año de 1887, consiguió detectar ondas de radio que tenían una longitud del orden de un metro. La región de ondas de radio se extiende desde algunos Hertz hasta 109 Hz con longitudes de onda desde muchos kilómetros hasta menos de 30 cm.

Las Ondas de radio son las utilizadas en telecomunicaciones e incluyen las ondas de radio y televisión. Su frecuencia oscila desde unos pocos hercios hasta mil millones de hercios. Se originan en la oscilación de la carga eléctrica en las antenas emisoras (dipolo radiantes).