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6 Espectro electromagnético

Las ondas electromagnéticas cubren una amplia gama de frecuencias o de longitudes de ondas y pueden clasificarse según su principal fuente de producción. En la tabla 1 se muestra una posible clasificación (nota: la clasificación no tiene límites precisos).


Tabla 1: Espectro electromagnético
Región Longitud de onda (m) Frecuencia (Hz) Energía (eV)
Radio > 0.1 < 3×109 < 10-5
Microondas 0.1 - 10-4 3×109 -3×1012 10-5 - 0.01
Infrarrojo 10-4 -7×10-7 3×1012 -4.3×1014 0.01 - 2
Visible 7×10-7 -4×10-7 4.3×1014 -7.5×1014 2 - 3
Ultravioleta 4×10-7 -10-9 7.5×1014 -3×1017 3 - 103
Rayos X 10-9 -10-11 3×1017 -3×1019 103 -105
Rayos gamma < 10-11 > 3×1019 > 105


Obsrvación:

En la tercera columna de la tabla 1 se muestra la energía de la onda electromagnética. Esta energía hace referencia a la energía del fotón y no tiene nada que ver con lo estudiado en la sección anterior. El concepto de fotón está relacionado con la física cuántica, la cual demuestra que según el fenómeno estudiado, la radiación electromagnética se puede considerar como una serie ondas o como un chorro de partículas, llamadas fotones. Esta dualidad onda-corpúsculo hace que cada fotón tenga una energía proporcional a la frecuencia de la onda asociada, dada por la relación de Planck: E = h f, donde E es la energía del fotón, h es la Constante de Planck y f es la frecuencia de la onda.

Obsérvese que el número de fotones n que transporta una radiación electromagnética de intensidad I y frecuencia f es

n = $\displaystyle {\frac{{I}}{{hf}}}$

Podemos discutir brevemente las distintas regiones de espectro:

Ondas de radio

Se usan en los sistemas de radio y televisión y se generan mediante circuitos oscilantes.

Las ondas de radiofrecuencia y las microondas son especialmente útiles por que 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.

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. La radiación ultravioleta es 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 fotones de energía comprendida entre 7.8 eV y 5.2 eV) y se disocia en dos átomos de oxígeno.

O2 + foton $\displaystyle \rightarrow$ O + O

El oxígeno atómico producido se combina con el oxígeno molecular para formar ozono, O3 , que a su vez se disocia fotoquímicamente por absorción de fotones de energía entre 5.2 eV y 3.4 eV.

O3 + foton $\displaystyle \rightarrow$ 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.

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 fueron descubiertos debido a que los huesos absorben mucha 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


J.M. Asensi
2004-05-12