CARACTERÍSTICAS DEL
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Y EL ESPECTRO VISIBLE: VELOCIDAD, FRECUENCIA,
LONGITUD DE ONDA Y SU RELACIÓN CON LA ENERGÍA
El espectro electromagnético
también conocido como espectro es el rango de todas las
radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro electromagnético se
extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de
la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren
longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un
átomo. 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.
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.
Las ondas de radio son entre 10.000 kilómetros y
menos de un metro de longitud. Los seres humanos crean ondas de radio mediante
el uso de antenas que manipulan electrones. La ionosfera de la Tierra (parte de
la atmósfera) refleja las ondas de radio de vuelta a la tierra, lo que permite
señales de radio artificiales para ser recibidas a distancias muy largas.
Las microondas son de entre 30 centímetros a 1
milímetro de longitud. Las microondas son ideales para su uso en la
comunicación porque no hay objetos naturales conocidos que emitan este tipo de
energía. La comunicación del teléfono celular usa microondas. También la usan
los astrónomos para aprender acerca de la estructura de la galaxia. Cuando se
usan para cocinar, las moléculas de agua en el alimento son excitadas por la
radiación.
Estas ondas son de hasta unos pocos micrómetros de
largo, y también se conocen como calor radiante. La radiación infrarroja es el
resultado del movimiento térmico de las moléculas. Algunas gafas de visión
nocturna y equipo de visionado están diseñadas para detectar este espectro.
Dado que el cuerpo humano produce calor, este equipo puede detectar seres humanos
en oscuras condiciones.
Las ondas de luz visible miden aproximadamente 0,35
micrómetros a 0,9 micrómetros. Se incluyen todos los colores que el ojo humano
es capaz de ver. Muchos objetos emiten luz visible, tales como estrellas,
bombillas y fogatas.
Las estrellas son una poderosa fuente de radiación
UV. La capa de ozono protege a los humanos de la mayoría de los rayos UV del
sol. Los rayos restantes que no se bloquean pueden causar quemaduras de sol. La
radiación UV puede matar bacterias y virus, y se utiliza para la esterilización
de productos sensibles y las zonas.
Los rayos X tienen poder incluso superior a los
rayos UV, y causan graves daños biológicos a dosis altas. Las explosiones de
estrellas y agujeros negros emiten rayos-X. Los rayos X controlados por
máquinas se utilizan para las estructuras de la imagen en el cuerpo humano para
fines médicos. Los rayos X del Sol son bloqueados por la atmósfera, protegiendo
la vida de sus efectos nocivos.
La mayoría de las ondas energéticas del espectro
electromagnético son los rayos gamma. Los científicos han detectado radiación
gamma de las explosiones estelares. Alguna desintegración radiactiva de
elementos de la Tierra produce rayos gamma, y son creados artificialmente por aceleradores de partículas. Los médicos
también pueden usar dosis limitadas de esta radiación para destruir células
cancerosas.
El espectro visible
Que es el espectro visible
Un espectro visible a la región del espectro
electromagnético que el ojo humano es
capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes
de onda se le llama luz visibleo simplemente luz.
Isaac Newton, en el
siglo XVIII, descubrió que al atravesar un haz de luz blanca por un prisma
óptico se divide en una banda luminosa multicolor (que va del rojo al violeta)
denominada espectro visible. Un fenómeno parecido se produce cuando observamos
el arco iris.
Es decir, la luz visible está formada
por ondas electromagnéticas, de diferente longitud de onda y frecuencia, que
son percibidas por la vista. La luz roja tiene una longitud de onda aproximada
de 800 nm (800 · 10-9 = 8 · 10-7 m), y la luz
violeta, de unos 400 nm (400 · 10-9 = 4 · 10-7 m).
(Un nanómetro, 1 nm, equivale a 10-9 m.)
La luz emitida por un láser es monocromática; es decir, está formada por un
solo color y no se descompone o dispersa al pasar por un prisma.
La dispersión de la luz consiste en la separación de un rayo de luz blanca en
diferentes colores
