Radiaciones electromagnéticas

Ondas de radio, microondas, rayos X, radiación ultravioletas, luz visible, infrarrojos

La radiación electromagnética esta formada por la combinación de campos eléctricos y magnéticos, que se propagan a través del espacio en forma de ondas portadoras de energía.

Las ondas electromagnéticas tienen las vibraciones perpendiculares a la dirección de propagación de la onda. Por tal motivo, se las clasifica entre las ondas transversales.

Las ondas electromagnéticas viajan a través del espacio, y no necesitan de un medio material para propagarse.

Radiaciones
El campo eléctrico es perpendicular al campo magnético

 

El físico escocés, James Clerk Maxwell fue el primero en hacer la observación teórica de que un campo electromagnético variable admite una solución cuya ecuación de movimiento se corresponde a la de una onda.

Eso sugería que el campo electromagnético era susceptible de propagarse en forma de ondas, tanto en un medio material como en el vacío.

Las ecuaciones de Maxwell sugerían que la velocidad de propagación en el vacío era constante, para todos los observadores.

Las ondas electromagnéticas (ondas de radio, microondas, ondas infrarrojas, luz visible, luz ultravioleta, rayos X, rayos gamma) viajan a la velocidad de 299.792.458 metros/seg en el vacío (se redondea a 300.000 km/seg)

Maxwell

Albert Einstein, en su teoría especial de la relatividad, dio con la solución teórica que explica la constancia de la velocidad de la luz, que desde la 17ª Conferencia General de Pesos y Medidas de 1983 se acordó fijar 299.792.458 m/seg, aunque de ordinario suele decirse que es de 300.000 km/seg.

También desde 1983, se define la unidad de longitud Metro, como la distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299.792.458 de segundo. Estas determinaciones se tomaron debido a la enorme importancia del valor que tiene esta constante en astronomía.

El físico alemán Heinrich Hertz, en 1888, realizó los primeros experimentos para detectar físicamente las ondas electromagnéticas.

Fue el primero que construyó un aparato que emitía y detectaba ondas electromagnéticas VHF y UHF.

Hertz

El comportamiento de las radiaciones electromagnéticas depende de su longitud de onda. Cuando la radiación electromagnética interactúa con átomos y moléculas puntuales, su comportamiento también depende de la cantidad de energía que lleve. Este dato es importante cuando se analiza la influencia de las ondas electromagnéticas producidas por un microondas, por un teléfono móvil, por las antenas de telefonía móvil o por los cables de alta tensión.

Banda Longitud de onda (metros) Frecuencia (Herzios) Energía (Julios)
Rayos gamma 10 picómetros = 10 * 10-12 m 30,0 ExaHz = 30 * 10 18 Hz 20 * 10 -15 J
Rayos X 10 nanómetros = 10 * 10-9 m 30,0 PetaHz = 30 * 1015 Hz 20 * 10 -18 J
Ultravioleta extremo 200 nanómetros= 200 * 10-9 m 1,5 PetaHz = 1,5 * 1015 Hz 993 * 10 -21 J
Ultravioleta cercano 380 nanómetros = 380 * 10-9 m 789 TeraHz = 789 * 1012 Hz 523 * 10 -21 J
Luz visible 780 nanómetros = 780 * 10-9 m 384 TeraHz = 789 * 1012 Hz 255 * 10 -21 J
Infrarrojo cercano 2,5 micrómetros = 2,5 * 10-9 m 120 TeraHz = 789 * 1012 Hz 79 * 10 -21 J
Infrarrojo medio 50 micrómetros = 50 * 10-9 m 6,0 TeraHz = 789 * 1012 Hz 4 * 10 -21 J
Infrarrojo lejano 1 milímetro 300 GigaHz = 300 * 109 Hz 200 * 10 -24 J
Microondas 30 cm 1 GigaHz = 1 * 109 Hz 2 * 10 -24 J
Ultra alta frecuencia 1 metro 300 MegaHz = 300 * 106 Hz 19,8 * 10 -26 J
Muy alta frecuencia de radio 10 metros 30 MegaHz = 300 * 106 Hz 19,8 * 10 -28 J
Onda corta de radio 180 metros 1,7 MegaHz = 300 * 106 Hz 11,22 * 10 -28 J
Onda media de radio 650 metros 650 KiloHz 42,9 * 10 -29 J
Onda larga de radio 10 kilómetros 30 KiloHz 19,8 * 10 -30 J
Muy baja frecuencia de radio 10 kilómetros 30 KiloHz 19,8 * 10 -30 J

La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética de muy alta frecuencia producida generalmente por elementos radioactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón.

Este tipo de radiación también es producida en fenómenos astrofísicos de gran violencia, como algunas explosiones que se han observado en la Vía Láctea.

Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar profundamente en la materia.

Dada su alta energía pueden causar grave daño al núcleo de las células. Pero, debidamente controlados, se usan en la esterilización de alimentos y de equipos médicos.

Rayos gamma
Explosión de rayos gamma en la Vía Láctea

Los rayos X son una radiación electromagnética no perceptible por el ojo humano; a causa de su corta longitud de onda (entre 0,1 y 10 nanómetros), pueden atravesar cuerpos opacos e impresionar películas fotográficas.

Desde su descubrimiento, han sido muy utilizados en medicina. Sin embargo, requieren de control sistemático pues un exceso de radiaciones, pueden causar daño al organismo humano.

Tienen frecuencias que abarcan el rango de 30 a 3.000 PetaHz ( 5.000 veces la frecuencia de la luz que puede percibir el ojo humano).

Rayos X
Falta uno para el equipo de baloncesto

La luz ultravioleta cubre el intervalo de 4 a 400 nanómetros.

El Sol es una importante fuente emisora de rayos ultravioleta los cuales, en exposiciones prolongadas, pueden causar cáncer de piel. El ser humano debe tener cuidado con las exposiciones al sol en piscinas, playas y montañas.

Este tipo de radiaciones, debidamente controladas, tienen diversas aplicaciones en medicina.

Rayos UV
Quemadoras producidas por rayos UV

Radiaciones de luz que perciben nuestros ojos .
Nuestros ojos solamente reaccionan a las ondas electromagnéticas que ocupan un rango de longitud de onda que va de los 380 nanómetros (ultravioleta) a los 780 nanómetros (infrarrojo): entre 3.800 Angström y 7.800 Angström.

La luz puede modularse y así ser usada para transmitir información.

Las ondas de luz pueden transmitirse en el espacio libre usando un haz de luz láser o bien a través de un cable de fibra óptica.

Las ondas inmediatamente más largas que la de la luz, son las llamadas microondas.

Las que son imediatamente más cortas que las de la luz, son los rayos X y los rayos gamma.

Luz

Es importante saber que la luz no es más que una onda electromagnética de las muchísimas que nos rodean constantemente. Vivimos en un mar denso de radiaciones electromagnéticas.

Estas radiaciones tienen longitudes de ondas muy variadas. El ojo humano está adaptado para reaccionar solamente ante unas pocas longitudes de ondas: a estas radiaciones las llamamos 'luz visible'. La luz que vemos, los colores, son las radiaciones de longitud de onda adecuada a nuestros ojos y que son reflejadas por los cuerpos que las reciben.

Cuando una superficie (cabellos, jersey, pared, flor) absorbe todas las longitudes de ondas de luz, excepto las longitudes que corresponden al rojo, solamente la "luz roja" se refleja en esa superficie y nosotros la vemos de color rojo.

Cuando vemos un cuerpo de color azul, significa que ese cuerpo absorbe todas las otras longitudes de ondas visibles, excepto las correspondientes al azul. Solamente es reflejada la luz azul.

Si un cuerpo absorbiera por completo todas las longitudes de ondas de luz visible, no veríamos ese cuerpo. Sería invisible.

Las microondas son ondas electromagnéticas definidas en el rango de frecuencias situado entre 300 MegaHz y 300 GigaHz, que corresponden a longitudes de onda desde 1 mm a 30 cm.

Una de las aplicaciones más conocidas de las microondas es el horno microondas, que usa un magnetrón para producir ondas a una frecuencia de aproximadamente 2,45 GHz. Estas ondas hacen vibrar las moléculas de agua, lo cual genera calor; como la mayor parte de los alimentos contienen un importante porcentaje de agua, pueden ser fácilmente calentados de esta manera. Tenga precaución al calentar agua en un microondas.

En la industria de armamentos, se pueden utilizar las microondas como arma no letal, para provocar un aumento de la temperatura corporal de un individuo situado a una distancia de hasta 500 metros, que lo deja incapacitado momentánea o permanente.

En telecomunicaciones, se las utiliza también pues pasan a través de la atmósfera con menos interferencia que otras longitudes de onda mayores. También hay más ancho de banda en el espectro de microondas que en el resto del espectro de radiofrecuencias.

Microondas

Las ondas de radio utilizadas tienen longitudes que van desde 1 metro (onda corta) hasta 10 kilómetros (onda larga).

Normalmente, las ondas de radio están caracterizadas por las frecuencias correspondientes a estas longitudes de ondas.

Ondas cortas, con frecuencia de hasta 300 GigaHz.

Ondas largas, con frecuencia mínimas de hasta 30 KHz.

Ondas Radio

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