Espectro electromagnético

Toda la luz del espectro electromagnético

La luz visible es sólo una pequeña gama de vibraciones electromagnéticas que se encuentran en el espectro electromagnético. La atmósfera de la Tierra permite que sólo una parte de esta radiación. Este filtro es un papel muy importante en la evolución de la vida orgánica en la tierra. La onda corta es absorbida en las capas de la atmósfera y refleja las ondas largas son, que permite a las grandes olas de transmisores terrestres para recoger a larga distancia. La existencia de la ventana de radio ha permitido el desarrollo de la radioastronomía.
La naturaleza de la luz es la mecánica cuántica a la que es a la vez onda y partícula. La luz tiene una longitud de onda, que determina el color, por ejemplo, emite Roja en la longitud de onda de 700 nanómetros, el Orange 650 nm, 600 nm, amarillo, verde 550 nm, azul 500 nm Violeta 450 nm. Esta ventana es elegido por el ojo humano a especializarse. Pero la luz invisible se extiende sobre un campo más amplio electromagnética.

Maxwell determinó que la luz es una onda electromagnética y que no hay razón para limitar la longitud de onda de la misma en el intervalo correspondiente al espectro de la luz visible, todo el espectro es luz. Desde entonces, se ha observado que las longitudes de onda electromagnéticas varían entre 10^-16 m y varios miles de kilómetros. Diferentes ventanas del espectro electromagnético se caracterizan por una longitud de onda, sino también por una gama de frecuencias definidas. La frecuencia es el número de oscilaciones electromagnéticas que pasan por un punto dado en una segunda. Su unidad de frecuencia es el hertzio. Más de la longitud de onda es corta, más la frecuencia es alta, hasta muy altas frecuencias. La frecuencia es inversamente proporcional a la longitud de onda.

N.B.: Entre la longitud de onda (λ) y frecuencia (ν) es la relación siguiente : ν = c / λ
ν = frecuencia de la onda en hertz
c = velocidad de la luz en el vacío en m / s
λ = longitud de onda en metro

Imagen: El espectro electromagnético incluye todas las ventanas de la luz, se extiende teóricamente cero a infinito, en frecuencia o longitud de onda, continuamente.

Les ondas radio

Una onda de radio es una onda electromagnética cuya frecuencia es inferior a 3 000 GHz, una longitud de onda superiores a 0,1 m. El sonido es una vibración de la materia, o las ondas de radio son ondas electromagnéticas de la misma naturaleza que las alteraciones de luz, es decir, de los campos eléctricos y magnéticos. A diferencia de las ondas sonoras, que requieren un medio material para propagarse las ondas electromagnéticas que viajan mejor en el vacío. El sonido va a sólo 300 m/s, mientras que las ondas electromagnéticas a la velocidad de la luz es 299.792.458 m/s. Una antena del transmisor de radio produce la luz como el neón, pero es como las ondas de radio que nuestros ojos o nuestros oídos pueden percibir.

Al igual que todas las ondas electromagnéticas, las ondas de radio se propagan a través del espacio vacío a la velocidad de la luz y con una atenuación proporcional al cuadrado de la distancia recorrida por la ecuación de las telecomunicaciones. En la atmósfera, se someten a medidas de mitigación más relacionado con la precipitación, y puede ser reflejada o guiada por la parte de la atmósfera superior llamada ionosfera. Las ondas electromagnéticas se atenúan o desviada por los obstáculos, en función de su longitud de onda, la naturaleza del material, su forma y tamaño. Para simplificar, un material conductor tendrá un efecto de reflexión, mientras que un material dieléctrico se produce una desviación, y el efecto está relacionado con la relación entre el tamaño del objeto y la longitud de onda.

Las microondas

Las microondas son ondas electromagnéticas de longitud de onda intermedia entre las ondas infrarrojas y las de radio. Se utilizan en multitud de aplicaciones, radio, radar, televisión, internet…
Los más conocidos son los que se generan en nuestros hornos microondas. Están entre las ondas que menos energía tienen, menos energía que las ondas infrarrojas o visibles. Su extraordinaria eficacia se debe a un efecto a la vez sutil y violento, llamado resonancia. Lo que comemos contiene una proporción muy alta de agua y las moléculas de agua tienen una frecuencia natural que corresponde a la de las microondas. Sacudidas por microondas de aproximadamente 2,45 gigahercios, las moléculas de agua resuenan y esta agitación molecular aumenta la temperatura del agua contenida en los alimentos.
Los microondas tienen la ventaja de calentar únicamente el material, mientras que el horno permanece a temperatura ambiente. Como la energía llega al objetivo casi instantáneamente, los tiempos de calentamiento y los ciclos industriales se acortan significativamente.

Imagen: El rango de las microondas está dividido en diferentes bandas, en función de diversas aplicaciones de ingeniería (astronomía, radares meteorológicos, satélites de radiodifusión, telecomunicaciones, radio, televisión, radio y datos, Internet por satélite...

Las ondas infrarrojas

Las ondas infrarrojas « por debajo del rojo » son ondas electromagnéticas de longitudes de onda intermedias entre las microondas y las ondas visibles bajas que las ondas de luz roja visible.
La longitud de onda del infrarrojo esta situada entre 780 nm y 1 000 000 nm, es decir 1 milímetro. Infrarrojo se utiliza para calentar los materiales en la automoción, procesamiento de alimentos, textiles, cuidado del cuerpo. Los LED se utilizan en los control remotos de televisión o otros dispositivos emiten también radiación infrarroja.
En astronomía, la radiación infrarroja se utiliza en satélites de observación (IRAS, ISO, Wire, Spitzer, ASTRO-F, Herschel) para ver a través de las nubes oscuras de polvo que no emiten luz visible.
Al mirar un edificio iluminado por el sol, visto a través de la luz reflejada en las paredes, pero en una noche oscura, no se ve nada. Sin embargo, cada cuerpo caliente emite luz, pero no es visible a nuestros ojos. Esta es la razón porque las auditorías de ahorro energético que buscan la pérdida de calor en edificios con cámaras de infrarrojos (imagen aquí-contra).

Los militares también utilizan infrarrojos a través de gafas que le permiten ver los cuerpos calientes (enemigos) por la noche.

Imagen: La radiación infrarroja (IR) es la radiación electromagnética de una longitud de onda mayor que la de la luz visible pero más corta que las microondas.

Imagen: Los cazadores de derroche de energía, utilizan la termografía, la madrugada y en clima frío, en las fachadas de los edificios para poner de relieve las pérdidas de energía más importantes.

La luz visible

La luz visible es sólo una pequeña gama de vibraciones electromagnéticas se encuentran en el espectro electromagnético.
La luz se refiere a las ondas electromagnéticas visibles para el ojo humano, que se incluyen en las longitudes de onda de 0,38 a 0,78 micras. 380 nanómetros por el violeta a 780 nm para el rojo.
La luz está estrechamente relacionada con el concepto de color. Newton propuso por primera vez en el siglo XVII un círculo de colores cromáticos basado en la descomposición de la luz blanca. La luz del sol es la fuente primaria de energía emitida por el sol. Suministra los ecosistemas terrestres a través de la fotosíntesis.
El arco iris es un fenómeno natural que transmite espectro En la física, el espectro es toda la radiación emitida por una fuente, que representa la radiación de acuerdo con su longitud de onda. Por ejemplo, el espectro solar se compone de todos los colores del arco iris en el cielo, el espectro de una fuente de sonido es el conjunto de las fluctuaciones emitidas de sonido. El espectro electromagnético es la descomposición de la radiación electromagnética de acuerdo con sus componentes en términos de frecuencias asociadas. de la luz, por reflexión en las gotitas de agua suspendidas en el aire, tales como nubes, por ejemplo.
En la foto contra, el arco iris se nos presenta como una composición de colores, incluyendo el rojo es fuera del arco y violeta en el interior, entre estos dos colores son, rojo, naranja, amarillo, verde y azul. Todas las gotas iluminadas por el sol aparecen de color para un observador que se encuentra en un ángulo "ojos-sol-gotas" de aproximadamente 42°. Más el sol está bajo en el horizonte, más el arco se eleva en el cielo y viceversa. Cuando el sol se eleva por encima de 41° respecto al horizonte, el arco iris ya no es visible, por lo que en los arco iris son visibles sólo por la mañana o por la noche, por un observador que se encuentra en el nivel del mar. A veces, cuando el arco iris es muy brillante, un arco secundario se observa mucho más pálido.

Imagen: el espectro de luz visible que van desde el infrarrojo al ultravioleta, corresponde a longitudes de onda de 400 nanómetros de la violeta de 800 nanómetros, es decir rojo, 4 x 10^-7 a 8 x 10^-7 metro.
Infrarrojos están en el invisible entre 800 y 1400 nm y ultravioletas entre 100 y 400 nm, en el invisible también.

Ultravioleta

Ultravioleta (UV) es la radiación electromagnética de una longitud de onda entre la de la luz visible y los rayos X El rango de la radiación UV es a menudo se divide en UVA (400-315 nm), UVB (desde 315 hasta 280 nm) y UVC (280 a 10 nm).
UV-A emitidos por el Sol, cerca del 95% de la radiación UV que alcanza la superficie de la Tierra.
UV-B, responsable del bronceado, tienen una actividad biológica significativa, pero no penetra más allá de las capas superficiales de la piel. Parte de la energía solar UV-B son filtrados por la atmósfera.
UV-C, son los rayos UV más dañinos, pero son totalmente filtrados por la capa de ozono de la atmósfera y por lo tanto no llegan a la superficie de la Tierra. Lámparas UV-C se utilizan en el laboratorio de biología para esterilizar habitaciones o unidades.

Casi el 5% de la energía del Sol se emite en forma de radiación UV. La visión de los insectos, como abejas, se extiende el espectro de radiación ultravioleta (UV-A).
La luz negra o luz de Wood (inventor Robert William Wood), se compone de un color violeta y la luz ultravioleta (alrededor de 375 nm), con un ligero pico en torno a la longitud de onda de 405 nm que hace que sea un poco iluminación.

N.B.: El rango de la radiación UV se divide en fotones de rayos UVA, que tienen una longitud de onda entre 400 y 315 nm, UVB (315-280 nm) y UVC (280-100 nm). Si parte de la energía solar UVB son filtrados por la atmósfera, la UVC es que filtra a través de la capa de ozono de la atmósfera y por lo tanto no teóricamente, la superficie de la Tierra.

Los rayos X

Los rayos X son ondas electromagnéticas de alta frecuencia entre los rayos ultravioleta y ondas gamma. Descubierto en 1895 por el físico alemán Wilhelm Roentgen, estas ondas electromagnéticas tienen la propiedad a través de nuestro cuerpo sin demasiada dificultad.
Los rayos X son ondas electromagnéticas de alta frecuencia cuya longitud de onda es aproximadamente entre 5 y 10 picómetros nanómetros.
La radiación ionizante se utiliza en muchas aplicaciones, incluyendo la proyección de imagen médica y la cristalografía. Radiografía de la medicina se basa en el hecho de que los huesos son un poco más radiopaco que la carne. Es también una gama de radiación se usa ampliamente en astrofísica.

Los rayos X y rayos gamma son de naturaleza similar (que consiste de fotones), pero se producen de manera diferente.
Los rayos X son producidos por transiciones electrónicas (cambio de órbita de electrones), mientras que los rayos gamma se producen durante la desintegración radiactiva de los núcleos atómicos.
Los rayos X penetran fácilmente en la materia blanda, la escasa sólido que consiste de elementos ligeros como el carbono, oxígeno y nitrógeno.
Son fácilmente absorbida por el material duro se compone de elementos pesados a través del aire y la atmósfera.

Los rayos gamma

Los rayos gamma son fotones de muy alta energía (más allá de 100keV) suficiente para eliminar un electrón de su órbita.
Tienen una longitud de onda muy corta, menos de 5 metros del pico, y puede ser producido por la desintegración nuclear, especialmente en los pechos de las estrellas masivas en la final de la vida.
Fueron descubiertos por el químico francés Paul Villard (1860 a 1934).
Mientras que los rayos X son producidos por las transiciones electrónicas en general causada por la colisión de un electrón con un átomo a gran velocidad, los rayos gamma se producen por transiciones nucleares.

Los rayos gamma producen daños similares a los producidos por rayos X o ultravioleta (quemaduras, cáncer y mutaciones genéticas).
Las fuentes de rayos gamma que observamos en el universo proviene de estrellas masivas (hipernovas) que terminan sus vidas por un colapso gravitacional que conduce a la formación de una estrella de neutrones o un agujero negro.