Radiación Electromagnética: Historia, Definición, Espectro Electromagnético Y Más.

La energía electromagnética o Radiación electromagnética es una forma invisible de energía en la forma de onda transversal. De los muchos tipos de energía en nuestro universo, esta clase de energía es la única que no requiere un medio o materia para viajar o transmitirse en o hacia adentro. Esta forma de energía puede viajar a través del espacio vacío en forma de una onda transversal. Hay muchos tipos de energía electromagnética diferentes.

Historia

Historia

La naturaleza de la luz ha sido un tema de investigación desde la antigüedad. En el siglo diecisiete, Isaac Newton realizó experimentos con lentes y prismas y pudo demostrar que la luz blanca consiste en los colores individuales del arco iris combinados. Newton explicó sus hallazgos ópticos en términos de una visión “corpuscular” de la luz, en la cual la luz estaba compuesta de corrientes de partículas extremadamente pequeñas que viajaban a altas velocidades de acuerdo con las leyes del movimiento de Newton.

Otros en el siglo XVII, como Christiaan Huygens, habían demostrado que los fenómenos ópticos como la reflexión y la refracción podrían explicarse igualmente bien en términos de luz como ondas que viajan a gran velocidad a través de un medio llamado “éter luminífero” que se pensaba impregnaba todo espacio. A principios del siglo XIX, Thomas Young demostró que la luz que pasa a través de rendijas estrechas y poco espaciadas producía patrones de interferencia que no podían explicarse en términos de partículas newtonianas, pero que podían explicarse fácilmente en términos de ondas.

Más tarde, en el siglo XIX, después de que James Clerk Maxwell desarrolló su teoría de la radiación electromagnética y demostró que la luz era la parte visible de un vasto espectro de ondas electromagnéticas, la vista de partículas de la luz quedó completamente desacreditada. Hacia el final del siglo XIX, los científicos consideraban que el universo físico abarcaba aproximadamente dos dominios separados: la materia compuesta de partículas que se mueven según las leyes del movimiento de Newton y la radiación electromagnética que consiste en ondas gobernadas por las ecuaciones de Maxwell.

Hoy en día, estos dominios se conocen como mecánica clásica y electrodinámica clásica (o electromagnetismo clásico). Aunque había unos pocos fenómenos físicos que no podían explicarse en este marco, los científicos de esa época confiaban tanto en la solidez general de este marco que consideraban estas aberraciones como paradojas desconcertantes que, en última instancia, se resolverían de algún modo dentro de este marco. Como veremos, estas paradojas condujeron a un marco contemporáneo que conecta íntimamente partículas y ondas en un nivel fundamental llamado dualidad onda-partícula, que ha reemplazado la visión clásica.

La luz visible y otras formas de radiación electromagnética juegan un papel importante en la química, ya que pueden usarse para inferir las energías de los electrones dentro de los átomos y las moléculas. Gran parte de la tecnología moderna se basa en la radiación electromagnética. Por ejemplo, las ondas de radio de un teléfono móvil, los rayos X utilizados por los dentistas, la energía utilizada para cocinar alimentos en el microondas, el calor radiante de los objetos al rojo vivo y la luz de la pantalla del televisor son formas de radiación electromagnética que todos exhibir comportamiento ondulatorio.

¿Que es la radiación electromagnética?

Que es la radiación electromagnética

En la física clásica, el flujo de energía a la velocidad universal de la luz a través del espacio libre oa través de un medio material en forma de campos eléctricos y magnéticos que forman ondas electromagnéticas como ondas de radio, luz visible y rayos gamma . En dicha onda, los campos eléctricos y magnéticos variables en el tiempo están mutuamente vinculados entre sí en ángulos rectos y perpendiculares a la dirección del movimiento. Una onda electromagnética se caracteriza por su intensidad y la frecuencia ν de la variación de tiempo de los campos eléctricos y magnéticos.

En términos de la teoría cuántica moderna, la radiación electromagnética es el flujo de fotones (también llamado quanta de luz) a través del espacio. Los fotones son paquetes de energía que siempre se mueven con la velocidad universal de la luz. El símbolo h es la constante de Planck, mientras que el valor de ν es el mismo que el de la frecuencia de la onda electromagnética de la teoría clásica. Los fotones que tienen la misma energía hν son todos iguales y su densidad numérica corresponde a la intensidad de la radiación.

La radiación electromagnética exhibe una multitud de fenómenos a medida que interactúa con partículas cargadas en átomos, moléculas y objetos de materia más grandes. Estos fenómenos, así como las formas en que se crea y observa la radiación electromagnética, la forma en que dicha radiación se produce en la naturaleza y sus usos tecnológicos dependen de su frecuencia ν. El espectro de frecuencias de la radiación electromagnética se extiende desde valores muy bajos en el rango de ondas de radio, ondas de televisión y microondas hasta la luz visible y más allá hasta los valores sustancialmente más altos de luz ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

Ocurrencia e importancia

Ocurrencia e importancia

Cerca del 0.01 por ciento de la masa / energía de todo el universo ocurre en forma de radiación electromagnética. Toda la vida humana está inmersa en ella, y la tecnología moderna de las comunicaciones y los servicios médicos son particularmente dependientes de una u otra de sus formas. De hecho, todos los seres vivos en la Tierra dependen de la radiación electromagnética recibida del Sol y de la transformación de la energía solar por fotosíntesis en plantas o por biosíntesis en zooplancton, el paso básico en la cadena alimenticia de los océanos.

Los ojos de muchos animales, incluidos los humanos, están adaptados para ser sensibles y, por lo tanto, para ver la parte más abundante de la radiación electromagnética del Sol, a saber, la luz, que comprende la porción visible de su amplia gama de frecuencias. Las plantas verdes también tienen una alta sensibilidad a la intensidad máxima de la radiación electromagnética solar, que es absorbida por una sustancia llamada clorofila que es esencial para el crecimiento de las plantas mediante la fotosíntesis.

Prácticamente todos los combustibles que usa la sociedad moderna -gas, petróleo y carbón- son formas almacenadas de energía que recibe del Sol como radiación electromagnética hace millones de años. Solo la energía de los reactores nucleares no proviene del Sol.

La vida cotidiana está impregnada de radiación electromagnética artificial: los alimentos se calientan en hornos de microondas, los aviones son guiados por ondas de radar, los televisores reciben ondas electromagnéticas transmitidas por las estaciones de radiodifusión y las ondas infrarrojas de los calentadores proporcionan calor. Las ondas infrarrojas también son emitidas y recibidas por cámaras automáticas de enfoque automático que miden electrónicamente y establecen la distancia correcta al objeto a fotografiar.

Tan pronto como el Sol se pone, se encienden las luces incandescentes o fluorescentes para proporcionar iluminación artificial, y las ciudades brillan intensamente con las coloridas lámparas fluorescentes y de neón de las señales publicitarias. También es familiar la radiación ultravioleta, que los ojos no pueden ver, pero cuyo efecto se siente como dolor por las quemaduras solares. La luz ultravioleta representa un tipo de radiación electromagnética que puede ser perjudicial para la vida.

Tal es también el caso de los rayos X, que son importantes en la medicina ya que permiten a los médicos observar las partes internas del cuerpo, pero la exposición a la cual debe mantenerse al mínimo. Menos familiares son los rayos gamma, que provienen de reacciones nucleares y decaimiento radiactivo y son parte de la dañina radiación de alta energía de materiales radiactivos y armas nucleares.

Olas y campos

La radiación EM se crea cuando una partícula atómica, como un electrón, es acelerada por un campo eléctrico, causando que se mueva. El movimiento produce campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que viajan en ángulo recto entre sí en un haz de energía de luz llamado fotón. Los fotones viajan en ondas armónicas a la velocidad más rápida posible en el universo: 186,282 millas por segundo (299,792,458 metros por segundo) en el vacío, también conocida como la velocidad de la luz. Las olas tienen ciertas características, dadas como frecuencia, longitud de onda o energía.

Una longitud de onda es la distancia entre dos picos consecutivos de una onda. Esta distancia se da en metros (m) o fracciones de la misma. La frecuencia es el número de ondas que se forman en un período de tiempo determinado. Por lo general, se mide como el número de ciclos de onda por segundo o hercios (Hz). Una longitud de onda corta significa que la frecuencia será más alta porque un ciclo puede pasar en un período de tiempo más corto, según la Universidad de Wisconsin. De manera similar, una longitud de onda más larga tiene una frecuencia más baja porque cada ciclo lleva más tiempo para completarse.

El espectro electromagnético

Las ondas electromagnéticas se pueden clasificar y organizar de acuerdo con sus diversas longitudes de onda / frecuencias, esta clasificación se conoce como espectro electromagnético. La siguiente tabla nos muestra este espectro, que consiste en todos los tipos de radiación electromagnética que existen en nuestro universo.

Como podemos ver, el espectro visible, es decir, la luz que podemos ver con nuestros ojos, constituye solo una pequeña fracción de los diferentes tipos de radiación que existen. A la derecha del espectro visible, encontramos los tipos de energía que tienen una frecuencia más baja (y por lo tanto más larga en longitud de onda) que la luz visible. Estos tipos de energía incluyen rayos infrarrojos (IR) (ondas de calor emitidas por cuerpos térmicos), microondas y ondas de radio.

Estos tipos de radiación nos rodean constantemente y no son dañinos, porque sus frecuencias son muy bajas. Como veremos en la sección “el fotón”, las ondas de frecuencia más baja tienen menos energía y, por lo tanto, no son peligrosas para nuestra salud. A la izquierda del espectro visible, tenemos rayos ultravioletas (UV), rayos X y rayos gamma. Estos tipos de radiación son dañinos para los organismos vivos, debido a sus frecuencias extremadamente altas (y por lo tanto, a altas energías).

Es por esta razón que usamos loción bronceadora en la playa (para bloquear los rayos UV del sol) y por qué un técnico de rayos X va a colocar un protector de plomo sobre nosotros, para evitar que los rayos X penetren cualquier otra cosa. que el área de nuestro cuerpo que se está fotografiando. Los rayos gamma, que son los más altos en frecuencia y energía, son los más dañinos. Afortunadamente, nuestra atmósfera absorbe los rayos gamma del espacio exterior y nos protege de daños.

Ejemplos de Energía Electromagnética:

Energía Electromagnética

  • Ondas de radio
  • Microondas
  • Radiación infrarroja
  • Luz visible: todos los colores del espectro que podemos ver.
  • Luz ultravioleta
  • Rayos X
  • Radiación gamma

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