Hispanopedia Wiki
Articulo de referencia

Espectro electromagnético

Diagrama del espectro electromagnético que muestra diversas propiedades en todo el rango de frecuencias y longitudes de onda. El espectro electromagnético abarca todo el rango d...

Hispanopedia WikiContenido en espanolLectura gratuita
Diagrama del espectro electromagnético que muestra diversas propiedades en todo el rango de frecuencias y longitudes de onda.

El espectro electromagnético abarca todo el rango de radiación electromagnética , organizado por frecuencia o longitud de onda . Se divide en bandas, cada una con su propia denominación para las ondas electromagnéticas. De menor a mayor frecuencia, estas bandas son: ondas de radio , microondas , infrarrojo , luz visible , ultravioleta , rayos X y rayos gamma . Las ondas electromagnéticas de cada banda presentan características distintas, como su origen, su interacción con la materia y sus aplicaciones prácticas.

Las ondas de radio, situadas en el extremo de baja frecuencia del espectro, poseen la menor energía fotónica y las longitudes de onda más largas: miles de kilómetros o más. Pueden ser emitidas y recibidas por antenas , y atraviesan la atmósfera, la vegetación y la mayoría de los materiales de construcción.

Los rayos gamma, situados en el extremo de alta frecuencia del espectro, poseen las energías fotónicas más elevadas y las longitudes de onda más cortas, mucho menores que las de un núcleo atómico . Los rayos gamma, los rayos X y los rayos ultravioleta extremos se denominan radiación ionizante debido a que su alta energía fotónica es capaz de ionizar átomos, provocando reacciones químicas. La radiación de mayor longitud de onda, como la luz visible, no es ionizante; sus fotones no tienen la energía suficiente para ionizar átomos.

En la mayor parte del espectro electromagnético, la espectroscopia se puede utilizar para separar ondas de diferentes frecuencias, de modo que la intensidad de la radiación se pueda medir en función de la frecuencia o la longitud de onda. La espectroscopia se utiliza para estudiar las interacciones de las ondas electromagnéticas con la materia. [ 1 ]

Historia y descubrimiento

Cartel informativo de 1944 sobre el espectro electromagnético.

En 1672, Isaac Newton presentó su primer trabajo a la Royal Society , describiendo la gama de colores en los que se podía descomponer la luz blanca con un prisma , utilizando el término espectro . [ 2 ] [ 3 ] Newton demostró que estos colores eran intrínsecos a la luz y que podían combinarse para recrear la luz blanca. Alrededor de 1801, Thomas Young realizó varios experimentos de interferencia que desempeñaron un papel fundamental en la aceptación de la teoría ondulatoria de la luz . [ 4 ]

En 1800, William Herschel descubrió la radiación infrarroja . [ 5 ] [ 6 ] Estaba estudiando la temperatura de diferentes colores moviendo un termómetro a través de la luz dividida por un prisma. Notó que la temperatura más alta estaba más allá del rojo. Teorizó que este cambio de temperatura se debía a los "rayos caloríficos", un tipo de rayo de luz que no se podía ver. Al año siguiente, Johann Ritter , trabajando en el otro extremo del espectro, notó lo que llamó "rayos químicos" (rayos de luz invisibles que inducían ciertas reacciones químicas). Estos se comportaban de manera similar a los rayos de luz violeta visible, pero estaban más allá de ellos en el espectro. [ 7 ] Más tarde fueron renombrados como radiación ultravioleta .

El estudio del electromagnetismo comenzó en 1820, cuando Hans Christian Ørsted descubrió que las corrientes eléctricas producen campos magnéticos ( ley de Ørsted ). La luz se relacionó por primera vez con el electromagnetismo en 1845, cuando Michael Faraday observó que la polarización de la luz que viajaba a través de un material transparente respondía a un campo magnético (véase efecto Faraday ). Durante la década de 1860, James Clerk Maxwell desarrolló cuatro ecuaciones diferenciales parciales ( ecuaciones de Maxwell ) para el campo electromagnético . Dos de estas ecuaciones predijeron la posibilidad y el comportamiento de las ondas en el campo. Al analizar la velocidad de estas ondas teóricas, Maxwell se dio cuenta de que debían viajar a una velocidad cercana a la velocidad conocida de la luz . Esta sorprendente coincidencia de valores llevó a Maxwell a inferir que la luz misma es un tipo de onda electromagnética. Las ecuaciones de Maxwell predijeron un rango infinito de frecuencias de ondas electromagnéticas , todas viajando a la velocidad de la luz. Esta fue la primera indicación de la existencia de todo el espectro electromagnético.

Las ondas predichas por Maxwell incluían ondas de frecuencias muy bajas en comparación con el infrarrojo, que, según su hipótesis, podrían ser creadas por cargas oscilantes. En un intento por demostrar las ecuaciones de Maxwell y detectar dicha radiación electromagnética de baja frecuencia, en 1886, el físico Heinrich Hertz construyó un aparato para generar y detectar lo que hoy se conoce como ondas de radio . Hertz descubrió las ondas y pudo deducir (midiendo su longitud de onda y multiplicándola por su frecuencia) que viajaban a la velocidad de la luz. Hertz también demostró que la nueva radiación podía reflejarse y refractarse en diversos medios dieléctricos , de la misma manera que la luz. Por ejemplo, Hertz logró enfocar las ondas utilizando una lente hecha de resina de árbol . En un experimento posterior, Hertz produjo y midió de forma similar las propiedades de las microondas . Estos nuevos tipos de ondas allanaron el camino para inventos como el telégrafo inalámbrico y la radio .

En 1895, Wilhelm Röntgen observó un nuevo tipo de radiación emitida durante un experimento con un tubo de vacío sometido a alto voltaje . Llamó a esta radiación " rayos X " y descubrió que podía atravesar partes del cuerpo humano, pero que era reflejada o detenida por materia más densa, como los huesos. Pronto se encontraron numerosas aplicaciones para esta radiografía .

La última parte del espectro electromagnético se completó con el descubrimiento de los rayos gamma . En 1900, Paul Villard estudiaba las emisiones radiactivas del radio cuando identificó un nuevo tipo de radiación que, en un principio, pensó que consistía en partículas similares a las conocidas partículas alfa y beta , pero con un poder de penetración mucho mayor. Sin embargo, en 1910, el físico británico William Henry Bragg demostró que los rayos gamma son radiación electromagnética, no partículas, y en 1914, Ernest Rutherford (quien los había denominado rayos gamma en 1903 al darse cuenta de que eran fundamentalmente diferentes de las partículas alfa y beta cargadas) y Edward Andrade midieron sus longitudes de onda y descubrieron que los rayos gamma eran similares a los rayos X, pero con longitudes de onda más cortas.

El debate onda-partícula se reavivó en 1901 cuando Max Planck descubrió que la luz se absorbe únicamente en cuantos discretos , ahora llamados fotones , lo que implicaba que la luz tiene naturaleza corpuscular. Esta idea fue explicitada por Albert Einstein en 1905, pero nunca fue aceptada por Planck ni por muchos otros contemporáneos. La postura científica moderna es que la radiación electromagnética posee naturaleza tanto ondulatoria como corpuscular: la dualidad onda-partícula . Las contradicciones derivadas de esta postura siguen siendo objeto de debate entre científicos y filósofos.

Rango

Las ondas electromagnéticas se describen típicamente mediante cualquiera de las siguientes tres propiedades físicas: la frecuencia f , la longitud de onda λ o la energía del fotón E. Las frecuencias observadas en astronomía varían desde2,4 × 10²³ Hz (rayos gamma de  1 GeV ) hasta la frecuencia de plasma local del medio interestelar ionizado (~1  kHz). La longitud de onda es inversamente proporcional a la frecuencia de onda, [ 1 ] por lo que los rayos gamma tienen longitudes de onda muy cortas que son fracciones del tamaño de los átomos , mientras que las longitudes de onda en el extremo opuesto del espectro pueden ser indefinidamente largas. La energía del fotón es directamente proporcional a la frecuencia de onda, por lo que los fotones de rayos gamma tienen la energía más alta (alrededor de mil millones de electronvoltios ), mientras que los fotones de ondas de radio tienen una energía muy baja (alrededor de un femtoelectronvoltio ). Estas relaciones se ilustran mediante las siguientes ecuaciones:

F=doλ,F=mih,mi=hdoλ,{\displaystyle f={\frac {c}{\lambda }},\quad f={\frac {E}{h}},\quad E={\frac {hc}{\lambda }},}

dónde:

Cuando las ondas electromagnéticas viajan a través de un medio con materia , su longitud de onda disminuye. Las longitudes de onda de la radiación electromagnética, independientemente del medio por el que se propaguen, suelen expresarse en términos de la longitud de onda en el vacío , aunque esto no siempre se indica explícitamente.

Generalmente, la radiación electromagnética se clasifica según su longitud de onda en ondas de radio , microondas , infrarrojos , luz visible , ultravioleta , rayos X y rayos gamma . El comportamiento de la radiación electromagnética depende de su longitud de onda. Cuando la radiación electromagnética interactúa con átomos y moléculas individuales , su comportamiento también depende de la cantidad de energía que transporta por cuanto (fotón).

La espectroscopia puede detectar una región mucho más amplia del espectro electromagnético que el rango de longitud de onda visible de 400 nm a 700 nm en el vacío. Un espectroscopio de laboratorio común puede detectar longitudes de onda de 2 nm a 2500 nm. [ 1 ] Se puede obtener información detallada sobre las propiedades físicas de objetos, gases o incluso estrellas a partir de este tipo de dispositivo. Los espectroscopios se utilizan ampliamente en astrofísica . Por ejemplo, muchos átomos de hidrógeno emiten un fotón de onda de radio que tiene una longitud de onda de 21,12 cm. Además, se pueden producir frecuencias de 30 Hz y menores, y son importantes en el estudio de ciertas nebulosas estelares [ 8 ] y frecuencias tan altas como      Se han detectado 2,9 × 10 27 Hz procedentes de fuentes astrofísicas. [ 9 ]

Regiones

El espectro electromagnético
Una visualización del espectro electromagnético.

Los tipos de radiación electromagnética se clasifican generalmente en las siguientes clases (regiones, bandas o tipos): [ 1 ]

  1. radiación gamma
  2. radiación de rayos X
  3. radiación ultravioleta
  4. Luz visible (luz que los humanos pueden ver)
  5. radiación infrarroja
  6. radiación de microondas
  7. ondas de radio

Esta clasificación sigue el orden creciente de longitud de onda, que es característico del tipo de radiación. [ 1 ]

No existen límites definidos con precisión entre las bandas del espectro electromagnético; más bien, se funden entre sí como las bandas de un arcoíris . La radiación de cada frecuencia y longitud de onda (o en cada banda) posee una mezcla de propiedades de las dos regiones del espectro que la delimitan. Por ejemplo, la luz roja se asemeja a la radiación infrarroja, ya que puede excitar y añadir energía a algunos enlaces químicos , y de hecho debe hacerlo para impulsar los mecanismos químicos responsables de la fotosíntesis y el funcionamiento del sistema visual .

En física atómica y nuclear, la distinción entre rayos X y rayos gamma se basa en sus fuentes: los fotones generados por la desintegración nuclear u otros procesos nucleares y subnucleares/de partículas se denominan rayos gamma, mientras que los rayos X se generan por transiciones electrónicas que involucran electrones atómicos internos de alta energía. [ 10 ] [ 11 ] También se dice que las transiciones electrónicas en átomos muónicos producen rayos X. [ 12 ] En astrofísica, las energías inferiores a 100 keV se denominan rayos X y las energías superiores, rayos gamma. [ 13 ]

La región del espectro donde se observa la radiación electromagnética puede diferir de la región en la que fue emitida debido a la velocidad relativa de la fuente y el observador (el desplazamiento Doppler ), el potencial gravitatorio relativo ( desplazamiento al rojo gravitatorio ) o la expansión del universo ( desplazamiento al rojo cosmológico ). [ 13 ] : 543 Por ejemplo, el fondo cósmico de microondas , radiación de cuerpo negro relicta de la era de la recombinación , comenzó en energías alrededor de 1 eV, pero ha experimentado suficiente desplazamiento al rojo cosmológico como para ubicarlo en la región de microondas del espectro para los observadores en la Tierra. [ 14 ]

Justificación de los nombres

La radiación electromagnética interactúa con la materia de distintas maneras a lo largo del espectro. Estas interacciones son tan diversas que históricamente se han utilizado nombres diferentes para distintas partes del espectro, como si se tratara de distintos tipos de radiación. Así, aunque estos "diferentes tipos" de radiación electromagnética forman un espectro continuo de frecuencias y longitudes de onda, el espectro permanece dividido por razones prácticas derivadas de estas diferencias cualitativas en la interacción.

Tipos de radiación

ondas de radio

Las ondas de radio se emiten y reciben mediante antenas , que consisten en conductores como resonadores de varilla metálica . En la generación artificial de ondas de radio, un dispositivo electrónico llamado transmisor genera una corriente eléctrica alterna que se aplica a una antena. Los electrones oscilantes en la antena generan campos eléctricos y magnéticos oscilantes que se irradian desde la antena en forma de ondas de radio. En la recepción de ondas de radio, los campos eléctricos y magnéticos oscilantes de una onda de radio se acoplan a los electrones en una antena, empujándolos de un lado a otro y creando corrientes oscilantes que se aplican a un receptor de radio . La atmósfera terrestre es principalmente transparente a las ondas de radio, excepto por capas de partículas cargadas en la ionosfera que pueden reflejar ciertas frecuencias.

Las ondas de radio se utilizan ampliamente para transmitir información a distancia en sistemas de radiocomunicación como la radiodifusión , la televisión , las radios bidireccionales , los teléfonos móviles , los satélites de comunicación y las redes inalámbricas . En un sistema de radiocomunicación, una corriente de radiofrecuencia se modula con una señal portadora de información en un transmisor, variando la amplitud, la frecuencia o la fase, y se aplica a una antena. Las ondas de radio transportan la información a través del espacio hasta un receptor, donde son recibidas por una antena y la información se extrae mediante demodulación en el receptor. Las ondas de radio también se utilizan para la navegación en sistemas como el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) y las balizas de navegación , y para la localización de objetos distantes en radiolocalización y radar . Asimismo, se utilizan para el control remoto y para la calefacción industrial.

El uso del espectro radioeléctrico está estrictamente regulado por los gobiernos, coordinado por la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT), que asigna frecuencias a diferentes usuarios para diferentes usos.

Microondas

Gráfico de la opacidad atmosférica de la Tierra a diversas longitudes de onda de radiación electromagnética. Esta es la opacidad de la superficie al espacio; la atmósfera es transparente a las transmisiones de radio de onda larga dentro de la troposfera , pero opaca al espacio debido a la ionosfera .
Gráfico de opacidad atmosférica para la transmisión terrestre a terrestre que muestra las moléculas responsables de algunas de las resonancias.

Las microondas son ondas de radio de longitud de onda corta , de aproximadamente 10 centímetros a un milímetro, en las bandas de frecuencia SHF y EHF . La energía de microondas se produce con tubos klistrón y magnetrón , y con dispositivos de estado sólido como diodos Gunn e IMPATT . Aunque son emitidas y absorbidas por antenas cortas, también son absorbidas por moléculas polares , acoplándose a modos vibracionales y rotacionales, lo que produce un calentamiento volumétrico. A diferencia de las ondas de mayor frecuencia, como la luz infrarroja y visible, que se absorben principalmente en las superficies, las microondas pueden penetrar en los materiales y depositar su energía debajo de la superficie. Este efecto se utiliza para calentar alimentos en hornos de microondas , así como para calefacción industrial y diatermia médica . Las microondas son las principales longitudes de onda utilizadas en el radar , y se emplean para la comunicación por satélite y tecnologías de redes inalámbricas como Wi-Fi . Los cables de cobre ( líneas de transmisión ) que se utilizan para transportar ondas de radio de baja frecuencia a las antenas presentan pérdidas de potencia excesivas a frecuencias de microondas, por lo que se utilizan tubos metálicos llamados guías de onda para transportarlas. Si bien en el extremo inferior de la banda la atmósfera es principalmente transparente, en el extremo superior la absorción de microondas por los gases atmosféricos limita las distancias de propagación prácticas a unos pocos kilómetros.

radiación de terahercios

La radiación de terahercios , también conocida como radiación submilimétrica, THF, rayos T o luz T, es una región del espectro que abarca desde aproximadamente 100  GHz hasta 30 terahercios (THz) entre las microondas y el infrarrojo lejano, y que puede considerarse perteneciente a cualquiera de las dos bandas. Hasta hace poco, este rango se estudiaba poco y existían pocas fuentes de energía de microondas en la denominada brecha de terahercios , pero ahora están surgiendo aplicaciones como la obtención de imágenes y las comunicaciones. Los científicos también buscan aplicar la tecnología de terahercios en las fuerzas armadas, donde las ondas de alta frecuencia podrían dirigirse a las tropas enemigas para inutilizar su equipo electrónico. [ 19 ] La radiación de terahercios es fuertemente absorbida por los gases atmosféricos, lo que hace que este rango de frecuencias sea inútil para la comunicación a larga distancia.

radiación infrarroja

La parte infrarroja del espectro electromagnético cubre el rango desde aproximadamente 300  GHz hasta 400  THz (1  mm – 750  nm). Se puede dividir en tres partes: [ 1 ]

  • Infrarrojo lejano , de 300  GHz a 30  THz (1  mm – 10 μm). La parte inferior de este rango también se conoce como microondas u ondas de terahercios. Esta radiación suele ser absorbida por los modos rotacionales en moléculas gaseosas, por los movimientos moleculares en líquidos y por fonones en sólidos. El agua de la atmósfera terrestre absorbe con tanta intensidad en este rango que la vuelve prácticamente opaca. Sin embargo, existen ciertos rangos de longitud de onda ("ventanas") dentro del rango opaco que permiten una transmisión parcial y pueden utilizarse en astronomía. El rango de longitud de onda comprendido entre aproximadamente 200 μm y unos pocos milímetros se denomina a menudo astronomía submilimétrica , reservando el infrarrojo lejano para longitudes de onda inferiores a 200 μm.
  • Infrarrojo medio , de 30  THz a 120  THz (10–2,5 μm). Los objetos calientes ( radiadores de cuerpo negro ) pueden irradiar intensamente en este rango, y la piel humana a temperatura corporal normal irradia intensamente en el extremo inferior de esta región. Esta radiación es absorbida por las vibraciones moleculares, donde los diferentes átomos de una molécula vibran alrededor de sus posiciones de equilibrio. Este rango se conoce a veces como la región de huella dactilar , ya que el espectro de absorción en el infrarrojo medio de un compuesto es muy específico para ese compuesto.
  • Infrarrojo cercano , de 120  THz a 400  THz (2500–750  nm). Los procesos físicos relevantes para este rango son similares a los de la luz visible. Las frecuencias más altas de esta región pueden detectarse directamente con algunos tipos de película fotográfica y con muchos sensores de imagen de estado sólido para fotografía y videografía infrarroja.

Luz visible

Por encima del infrarrojo en frecuencia se encuentra la luz visible . El sol emite su potencia máxima en la región visible, aunque la integración de todo el espectro de potencia de emisión a través de todas las longitudes de onda muestra que emite ligeramente más infrarrojo que luz visible. [ 20 ] Por definición, la luz visible es la parte del espectro EM a la que el ojo humano es más sensible. La luz visible (y la luz infrarroja cercana) es típicamente absorbida y emitida por electrones en moléculas y átomos que se mueven de un nivel de energía a otro. Esta acción permite los mecanismos químicos que subyacen a la visión humana y la fotosíntesis de las plantas. La luz que excita el sistema visual humano es una porción muy pequeña del espectro electromagnético. Un arcoíris muestra la parte óptica (visible) del espectro electromagnético; el infrarrojo (si pudiera verse) se ubicaría justo más allá del lado rojo del arcoíris, mientras que el ultravioleta aparecería justo más allá del extremo violeta opuesto.

La radiación electromagnética con una longitud de onda entre 380 nm y 760  nm (400-790 terahercios) es detectada por el ojo humano y percibida como luz visible. Otras longitudes de onda, especialmente el infrarrojo cercano (mayor de 760  nm) y el ultravioleta (menor de 380  nm), también se denominan luz, sobre todo cuando la visibilidad para los humanos no es relevante. La luz blanca es una combinación de luces de diferentes longitudes de onda en el espectro visible. Al hacer pasar la luz blanca a través de un prisma, esta se descompone en los distintos colores de luz observados en el espectro visible entre 400  nm y 780  nm.

Si la radiación con una frecuencia en la región visible del espectro electromagnético se refleja en un objeto, por ejemplo, un frutero, y luego incide en los ojos, se produce la percepción visual de la escena. El sistema visual del cerebro procesa la multitud de frecuencias reflejadas transformándolas en diferentes tonos y matices, y mediante este fenómeno psicofísico aún poco comprendido, la mayoría de las personas perciben un frutero.

Sin embargo, en la mayoría de las longitudes de onda, la información que transporta la radiación electromagnética no es detectada directamente por los sentidos humanos. Las fuentes naturales producen radiación electromagnética en todo el espectro, y la tecnología también puede manipular un amplio rango de longitudes de onda. La fibra óptica transmite luz que, si bien no necesariamente se encuentra en la parte visible del espectro (generalmente es infrarroja), puede transportar información. La modulación es similar a la que se utiliza con las ondas de radio.

radiación ultravioleta

La cantidad de penetración de la radiación UV en relación con la altitud en el ozono terrestre.

A continuación, en frecuencia, se encuentra la radiación ultravioleta (UV). En cuanto a frecuencia (y, por lo tanto, energía), los rayos UV se sitúan entre el extremo violeta del espectro visible y el rango de rayos X. El espectro de longitud de onda UV abarca desde 399  nm hasta 10  nm y se divide en tres secciones: UVA, UVB y UVC.

La radiación ultravioleta (UV) es el rango de energía más bajo con la suficiente potencia para ionizar átomos, separando sus electrones y provocando reacciones químicas . La radiación UV, los rayos X y los rayos gamma se denominan colectivamente radiación ionizante ; la exposición a ellas puede dañar los tejidos vivos. La radiación UV también puede hacer que las sustancias emitan luz visible, un fenómeno llamado fluorescencia . La fluorescencia UV tiene numerosas aplicaciones prácticas y se utiliza en campos como la ciencia forense , la conservación , la imagen médica y el control de insectos.

En el rango medio de la radiación UV, los rayos UV no pueden ionizar, pero sí romper enlaces químicos, lo que provoca que las moléculas se vuelvan inusualmente reactivas. Las quemaduras solares , por ejemplo, son causadas por los efectos dañinos de la radiación UV de rango medio en las células de la piel , siendo esta la principal causa del cáncer de piel . Los rayos UV de rango medio y corto pueden dañar irreparablemente las complejas moléculas de ADN en las células, produciendo dímeros de timina , lo que los convierte en un mutágeno muy potente . El protector solar puede proteger contra esta radiación. Las longitudes de onda de corto alcance se denominan UVC. Las luces UVB y UVC utilizan la naturaleza destructiva de estas longitudes de onda para esterilizar y tienen otras aplicaciones científicas.

El sol emite radiación UV (aproximadamente el 10% de su potencia total), incluyendo UV de longitud de onda extremadamente corta que podría destruir la mayor parte de la vida en la tierra (el agua del océano ofrecería cierta protección a la vida allí). Sin embargo, la mayor parte de las longitudes de onda UV dañinas del sol son absorbidas por la atmósfera antes de llegar a la superficie. Los rangos de mayor energía (longitud de onda más corta) de UV (llamados "UV de vacío") son absorbidos por el nitrógeno y, en longitudes de onda más largas, por el oxígeno diatómico simple en el aire. La mayor parte de la UV en el rango medio de energía es bloqueada por la capa de ozono, que absorbe fuertemente en el importante  rango de 200 a 315 nm, cuya parte de menor energía es demasiado larga para que la absorba el dioxígeno común en el aire. Esto deja menos del 3% de la luz solar a nivel del mar en UV, y el resto se encuentra en energías más bajas. El resto es UV-A, junto con algo de UV-B. El rango de energía más bajo de UV entre 315  nm y la luz visible (llamado UV-A) no es bien bloqueado por la atmósfera, pero no causa quemaduras solares y produce menos daño biológico. Sin embargo, no es inofensivo y sí genera radicales libres de oxígeno, mutaciones y daños en la piel.

rayos X

Después de la radiación UV vienen los rayos X , que, al igual que los rangos superiores de UV, también son ionizantes. Sin embargo, debido a sus energías más altas, los rayos X también pueden interactuar con la materia mediante el efecto Compton . Los rayos X duros tienen longitudes de onda más cortas que los rayos X blandos y, como pueden atravesar muchas sustancias con poca absorción, se pueden usar para "ver a través" de objetos con "espesores" menores que el equivalente a unos pocos metros de agua. Un uso notable es la obtención de imágenes de rayos X para diagnóstico en medicina (un proceso conocido como radiografía ). Los rayos X son útiles como sondas en física de altas energías. En astronomía, los discos de acreción alrededor de las estrellas de neutrones y los agujeros negros emiten rayos X, lo que permite estudiar estos fenómenos. Los rayos X también son emitidos por la corona estelar y son emitidos intensamente por algunos tipos de nebulosas . Sin embargo, los telescopios de rayos X deben colocarse fuera de la atmósfera terrestre para observar los rayos X astronómicos, ya que la gran profundidad de la atmósfera terrestre es opaca a los rayos X (con una densidad superficial de 1000 g/cm² ) , equivalente a 10 metros de espesor de agua. [ 21 ] Esta cantidad es suficiente para bloquear casi todos los rayos X astronómicos (y también los rayos gamma astronómicos; véase más adelante).

rayos gamma

Después de los rayos X duros vienen los rayos gamma , descubiertos por Paul Ulrich Villard en 1900. Estos son los fotones más energéticos , sin un límite inferior definido para su longitud de onda. En astronomía son valiosos para estudiar objetos o regiones de alta energía, sin embargo, al igual que con los rayos X, esto solo se puede hacer con telescopios fuera de la atmósfera terrestre. Los físicos utilizan experimentalmente los rayos gamma por su capacidad de penetración y son producidos por varios radioisótopos . Se utilizan para la irradiación de alimentos y semillas para esterilización, y en medicina se utilizan ocasionalmente en la radioterapia del cáncer . [ 22 ] Más comúnmente, los rayos gamma se utilizan para imágenes de diagnóstico en medicina nuclear , un ejemplo son las tomografías por emisión de positrones (PET ). La longitud de onda de los rayos gamma se puede medir con alta precisión a través de los efectos de la dispersión Compton .

Véase también

Notas y referencias

  1. 1 2 3 4 5 6 Mehta, Akul (25 de agosto de 2011). "Introducción al espectro electromagnético y la espectroscopia" . Pharmaxchange.info . Recuperado el 8 de noviembre de 2011 .
  2. ↑ Fraknoi, Andrew; Morrison, David; Wolff, Sidney (9 de marzo de 2022). "5.3 Espectroscopia en Astronomía - Astronomía 2e | OpenStax" . openstax.org . Consultado el 13 de abril de 2026 .Icono de acceso abierto
  3. ↑ Newton, Isaac (1671). "Una carta del Sr. Isaac Newton… que contiene su nueva teoría sobre la luz y los colores…" . Philosophical Transactions of the Royal Society of London . 6 (80): 3075–3087 . Bibcode : 1671RSPT....6.3075N . doi : 10.1098/rstl.1671.0072 .La palabra "espectro", para describir una banda de colores que se ha producido, por refracción o difracción , a partir de un haz de luz, aparece por primera vez en la página 3076.
  4. ↑ Heavens, OS; Ditchburn, RW (1991). Insight into Optics . John Wiley & Sons . ISBN 978-0-471-92769-3.
  5. ↑ "El espectro electromagnético: una historia | Spectroscopy Online" . www.spectroscopyonline.com . 12 de abril de 2026. Consultado el 12 de abril de 2026 .
  6. ↑ "Herschel descubre la luz infrarroja" . Actividades de Cool Cosmos Classroom . Archivado del original el 25 de febrero de 2012. Recuperado el 4 de marzo de 2013. Dirigió la luz solar a través de un prisma de vidrio para crear un espectro [...] y luego midió la temperatura de cada color. [...] Descubrió que las temperaturas de los colores aumentaban desde el violeta hasta la parte roja del espectro. [...] Herschel decidió medir la temperatura justo más allá del rojo del espectro en una región donde no era visible la luz solar. Para su sorpresa, descubrió que esta región tenía la temperatura más alta de todas.
  7. ↑ Davidson, Michael W. "Johann Wilhelm Ritter (1776–1810)" . La Universidad Estatal de Florida . Recuperado el 5 de marzo de 2013. Ritter [...] planteó la hipótesis de que también debía existir radiación invisible más allá del extremo violeta del espectro y comenzó experimentos para confirmar su especulación. Empezó a trabajar con cloruro de plata, una sustancia que se descompone con la luz, midiendo la velocidad a la que diferentes colores de luz la descomponían. [...] Ritter [...] demostró que la tasa de descomposición más rápida ocurría con una radiación que no se podía ver, pero que existía en una región más allá del violeta. Ritter inicialmente se refirió al nuevo tipo de radiación como rayos químicos, pero el nombre de radiación ultravioleta acabó convirtiéndose en el término preferido.
  8. ↑ Condon, JJ; Ransom, SM "Essential Radio Astronomy: Pulsar Properties" . Observatorio Nacional de Radioastronomía . Archivado del original el 4 de mayo de 2011. Consultado el 5 de enero de 2008 .
  9. ↑ Abdo, AA; Allen, B.; Berley, D.; Blaufuss, E.; Casanova, S.; Chen, C.; Coyne, DG; Delay, RS; Dingus, BL ; Ellsworth, RW; Fleysher, L.; Fleysher, R.; Gebauer, I.; Gonzalez, MM; Goodman, JA; Hays, E.; Hoffman, CM; Kolterman, BE; Kelley, LA; Lansdell, CP; Linnemann, JT; McEnery, JE; Mincer, AI; Moskalenko, IV; Nemethy, P.; Noyes, D.; Ryan, JM; Samuelson, FW; Saz Parkinson, PM; et al. (2007). "Descubrimiento de emisión de rayos gamma de TeV de la región del Cisne de la galaxia". The Astrophysical Journal . 658 (1): L33– L36. arXiv : astro-ph/0611691 . Bibcode : 2007ApJ...658L..33A . doi : 10.1086/513696 . S2CID 17886934 .  
  10. ↑ Feynman, Richard; Leighton, Robert; Sands, Matthew (1963). The Feynman Lectures on Physics, Vol . 1. EE. UU.: Addison-Wesley. págs. 2–5 . ISBN  978-0-201-02116-5.{{cite book}}: Incompatibilidad de ISBN/Fecha ( ayuda )
  11. ↑ L'Annunziata, Michael; Baradei, Mohammad (2003). Manual de análisis de radiactividad . Academic Press. pág. 58. ISBN  978-0-12-436603-9.
  12. ↑ Correcciones a los rayos X muónicos y un posible halo de protones Archivado el 13/03/2017 en Wayback Machine slac-pub-0335 (1967)
  13. 1 2 Grupen, Claus; Cowan, G.; Eidelman, SD; Stroh, T. (2005). Física de astropartículas . Springer. pág . 109. ISBN  978-3-540-25312-9.
  14. ↑ Samtleben, Dorothea; Staggs, Suzanne; Winstein, Bruce (2007-11-01). "El fondo cósmico de microondas para peatones: una revisión para físicos de partículas y nucleares" . Annual Review of Nuclear and Particle Science . 57 (1): 245– 283. arXiv : 0803.0834 . Bibcode : 2007ARNPS..57..245S . doi : 10.1146/annurev.nucl.54.070103.181232 . ISSN 0163-8998 . 
  15. 1 2 Artículo 2 "Actas finales de la CMR-15: Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones" , Unión Internacional de Telecomunicaciones , Ginebra, 2015
  16. ↑ ¿Qué es la luz? Archivado el 5 de diciembre de 2013 en Wayback Machine –Diapositivas de la conferencia de UC Davis
  17. ↑ Elert, Glenn. "El espectro electromagnético" . El libro hipertextual de física . Archivado del original el 21/01/2022 . Consultado el 21/01/2022 .
  18. ↑ Stimac, Tomislav. "Definición de bandas de frecuencia (VLF, ELF... etc.)" . vlf.it. Archivado del original el 30 de abril de 2010. Consultado el 21 de enero de 2022 .
  19. ↑ "Sistemas de armas avanzados que utilizan radiación de terahercios de pulso corto letal proveniente de plasmas producidos por láser de alta intensidad" . India Daily . 6 de marzo de 2005. Archivado del original el 6 de enero de 2010. Consultado el 27 de septiembre de 2010 .
  20. ↑ "Irradiancia espectral solar de referencia: masa de aire 1.5" . Archivado del original el 12 de mayo de 2019. Consultado el 12 de noviembre de 2009 .
  21. ↑ Koontz, Steve (26 de junio de 2012) Diseño de naves espaciales y planes de operaciones de misión para cumplir con la dosis de radiación de la tripulación de vuelo. Archivado el 2 de mayo de 2017 en Wayback Machine . Taller de la NASA/MIT. Véanse las páginas I-7 (atmósfera) e I-23 (agua).
  22. ↑ Usos de las ondas electromagnéticas | revisión-gcse, física, ondas, usos-ondas-electromagnéticas | Revision World
  • Tabla de asignación del espectro radioeléctrico australiano (de la Autoridad Australiana de Comunicaciones y Medios de Comunicación)
  • Tabla canadiense de asignación de frecuencias archivada el 9 de diciembre de 2008 en Wayback Machine (de Industry Canada )
  • Tabla de asignación de frecuencias de EE. UU. – Cubre el rango de 3  kHz a 300  GHz (del Departamento de Comercio )
  • Tabla de asignación de frecuencias del Reino Unido (de Ofcom , que heredó las funciones de la Agencia de Radiocomunicaciones , formato PDF)
  • Presentación/Herramienta de espectro electromagnético Flash : muy completa y personalizable.
  • Póster "Espectro de radiación electromagnética" (992  kB)
Lecturas relacionadas
6 articulos
Radiación electromagnéticaRadiación electromagnéticaUna onda electromagnética polarizada linealmente que va en el eje z, donde E denota el campo eléctrico y B perpendicular denota el campo magnético....FrecuenciaFrecuenciaLa frecuencia (símbolo f ), medida con mayor frecuencia en hercios (símbolo: Hz), es el número de ocurrencias de un evento repetitivo por unidad de...Longitud de ondaLongitud de ondaEn física y matemáticas , la longitud de onda o período espacial de una onda o función periódica es la distancia sobre la cual se repite la forma d...Onda de radioOnda de radioLas ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética con las frecuencias más bajas y las longitudes de onda más largas en el espectro elect...MicroondaMicroondaUna torre de telecomunicaciones con una variedad de antenas parabólicas para enlaces de retransmisión de microondas en Frazier Peak , condado de Ve...InfrarrojoInfrarrojoEl infrarrojo ( IR ; a veces llamado luz infrarroja ) es radiación electromagnética (REM) con longitudes de onda más largas que las de la luz visib...