Espectro electromagnético
1. Que es el espectro electromagnético.
El Espectro Electromagnético es un conjuntode ondas que van desde las ondas con
mayor longitud como 'Las ondas de radio' hasta los que tienen menor
longitud como los 'Los rayos Gamma'.
Es importante anotar que las ondas con mayor longitud de onda tienen menor
frecuencia y viceversa.
Las características propias de cada tipo de onda no solo son su longitud de
onda, sino también su frecuencia y energía.
Existen otras formas de clasificar las ondas de radiofrecuencia.
Como ejemplo, cabe destacar que las frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz,
son llamadas microondas. Estas frecuencias abarcan parte del
rango de UHF y todo el rango de SHF y EHF. Estas ondas se utilizan en numerosos
sistemas, como
múltiples dispositivos de transmisión de datos, radares y hornos microondas.
2. Espectro visible.
Por arriba de las radiaciones infrarrojas tenemos a lo que comúnmente llamamos luz. Es un tipo especial de radiación electromagnética que
tiene una longitud de onda en el intervalo de 0 a
0,8 micrómetros. La unidad usual para expresar las longitudes de onda es el
Angstrom. Los intervalos van desde los 8.000 Å (rojo) hasta los 4.000 Å
(violeta), donde la onda más corta es la del color violeta.
La luz puede usarse para diferentes tipos de
comunicaciones. Las ondas de luz pueden modularse y
transmitirse a través de fibras ópticas, lo cual representa una ventaja pues
con su alta frecuencia es capaz de llevar más información.
Por otro lado, las ondas de luz pueden transmitirse en
el espacio libre, usando un haz visible de láser.
Todas las Ondas que conforman el espectro electromagnético
Las ondas electromagnéticas cubren una amplia gama de
frecuencias o delongitudes de ondas y pueden clasificarse según su principal
fuente de producción. La clasificación no tiene límites precisos.
Región del espectro
Intervalo de frecuencias (Hz
Radio-microondas
0-3.0·1012
Infrarrojo
3.0·1012-4.6·1014
Luz visible
4.6·1014-7.5·1014
Ultravioleta
7.5·1014-6.0·1016
Rayos X
6.0·1016-1.0·1020
Radiación gamma
1.0·1020-….
En la figura, se muestra las distintas regiones del espectro en escala logarítmica. En esta
escala las ondas de radio y microondas ocupan un
amplio espacio. En esta escala podemos ver todas las regiones del espectro, sin
embargo, el tamaño relativo de las distintas regiones está muy distorsionado.
En esta otra figura, se representa las distintas regiones del espectro en
escala lineal. Vemos como la región correspondiente a
las ondas de radio y a las microondas es muy pequeña comparada con el resto de
las regiones. El final de la región ultravioleta estaría varios metros a la
derecha del lector, y
el final de los rayos X varios kilómetros a la derecha del lector.
Por lo tanto, no se puede dibujar la representación lineal de todo el espectro
electromagnético, por que sería de un tamaño
gigantesco. Pero se puede dibujar la representación lineal de una fracción del
espectro electromagnético, para darnos cuenta de las dimensiones relativas
reales de sus distintas regiones.
Las características de las distintas regiones del espectro son las
siguientes
Las ondas de radiofrecuencia
Sus frecuencias van de 0 a 109 Hz, se usan en los sistemas de radio y
televisión y se generan mediante circuitos oscilantes.
Las ondas de radiofrecuencia y las microondasson especialmente útiles por que
en esta pequeña región del espectro las señales
producidas pueden penetrar las nubes, la niebla y las paredes. Estas son las frecuencias que se usan para las comunicaciones vía
satélite y entre teléfonos móviles. Organizaciones internacionales y los
gobiernos elaboran normas para decidir que intervalos
de frecuencias se usan para distintas actividades: entretenimiento, servicios
públicos, defensa, etc.
En la figura, se representa la región de radiofrecuencia en dos escalas:
logarítmica y lineal. La región denominada AM comprende el intervalo de 530 kHz
a 1600 kHz, y la región denominada FM de 88 MHz a 108 MHz La región FM permite
a las emisoras proporcionar una excelente calidad de sonido debido a la
naturaleza de la modulación en frecuencia.
Las microondas
Se usan en el radar y otros sistemas de comunicación, así como en el análisis
de detalles muy finos de la estructura atómica y molecular. Se
generan mediante dispositivos electrónicos.
La radiación infrarroja
Se subdivide en tres regiones, infrarrojo lejano, medio
y cercano. Los cuerpos calientes producen radiación
infrarroja y tienen muchas aplicaciones en la industria, medicina, astronomía,
etc.
La luz visible
Es una región muy estrecha pero la más importante, ya que nuestra retina es
sensible a las radiaciones de estas frecuencias. A su vez, se subdivide en seis
intervalos que definen los colores básicos (rojo, naranja, amarillo, verde,
azul y violeta).
Radiación ultravioleta
Los átomos y moléculas sometidos a descargas eléctricas producen este tipo de radiación. No debemos de olvidar que la
radiación ultravioletaes la componente principal de la radiación solar.
La energía de los fotones de la radiación ultravioleta es del orden de la
energía de activación de muchas reacciones químicas lo que explica muchos de
sus efectos.
El oxígeno se disocia en la ozonosfera por la acción de la
radiación ultravioleta. Una molécula de oxígeno absorbe radiación de
longitudes de onda en el intervalo entre 1600 Å y 2400 Å (o fotones de
energía comprendida entre 7.8 eV y 5.2 eV) y se disocia en dos átomos de
oxígeno.
O2+fotón→O+O
El oxígeno atómico producido se combina con el oxígeno molecular para formar
ozono, O3, que a su vez se disocia foto químicamente por absorción de la radiación
ultravioleta de longitud de onda comprendida entre 2400 Å y 3600 Å (o fotones
de energía entre 5.2 eV y 3.4 eV).
O3+fotón→O+O2
Estas dos reacciones absorben prácticamente toda radiación ultravioleta que
viene del Sol por lo que solamente llega una pequeña
fracción a la superficie de la Tierra. Si desapareciese de la
capa de ozono, la radiación ultravioleta destruiría muchos organismos a causa
de las reacciones fotoquímicas.
La radiación ultravioleta y rayos X producidos por el Sol interactúa con los átomos
y moléculas presentes en la alta atmósfera produciendo
gran cantidad de iones y electrones libres (alrededor de 1011 por m3). La
región de la atmósfera situada a unos 80 km de altura se denomina por este motivo ionosfera.
Algunas de las reacciones que ocurren más frecuentemente son
NO+fotón→NO++e
(5.3 eV)
N2+fotón→N2++e
(7.4 eV)
O2+fotón→O2++e
(5.1 eV)
He+fotón→He++e
(24.6 eV) Entre paréntesis se indica la energía de ionización. Como resultado de esta ionización tienen lugar muchas reacciones
secundarias.
Rayos X
Si se aceleran electrones y luego, se hacen chocar con una placa metálica, la
radiación de frenado produce rayos X. Los rayos X se han utilizado en medicina
desde el mismo momento en que los descubrió Roentgen debido a que los huesos
absorben mucho más radiación que los tejidos blandos. Debido
a la gran energía de los fotones de los rayos X son muy peligrosos para los
organismos vivos.
Rayos gamma
Se producen en los procesos nucleares, por ejemplo, cuando se desintegran las
sustancias radioactivas. Es también un
componente de la radiación cósmica y tienen especial interés en astrofísica. La
enorme energía de los fotones gamma los hace especialmente útiles para destruir
células cancerosas. Pero son también peligrosos para los tejidos sanos por lo
que la manipulación de rayos gamma requiere de un buen
blindaje de protección.