La radiación electromagnética es un tipo de energía que se propaga en forma de ondas a través del espacio. Esta energía es fundamental en nuestra vida diaria, ya que la encontramos en muchas formas, desde la luz visible que ilumina nuestros días hasta las ondas de radio que usamos para comunicarnos.
Comprender la radiación electromagnética, su longitud de onda, frecuencia y cómo se organiza en el espectro electromagnético es esencial para entender muchos fenómenos naturales y aplicaciones tecnológicas.
Objetivo de aprendizaje
- Comprender los conceptos de radiación electromagnética, longitud de onda, frecuencia y el espectro electromagnético, aplicando estos conocimientos en ejemplos prácticos.
1. Radiación electromagnética
La radiación electromagnética es una forma de energía que se propaga a través del espacio en forma de ondas. Estas ondas se generan por la aceleración de partículas cargadas, como electrones, y pueden viajar a través del vacío o de medios materiales.
La radiación electromagnética incluye una amplia gama de fenómenos, desde las ondas de radio utilizadas en las comunicaciones hasta la luz visible y los rayos X empleados en la medicina.
Las ondas electromagnéticas no requieren un medio para propagarse, lo que significa que pueden viajar a través del vacío del espacio. Esta es la razón por la cual la luz del Sol puede llegar a la Tierra, incluso cuando se encuentra a millones de kilómetros de distancia.
2. Ondas electromagnéticas
Una onda electromagnética está compuesta por campos eléctricos y magnéticos que oscilan perpendicularmente entre sí y a la dirección de propagación de la onda. Estas ondas no requieren un medio material para propagarse, lo que significa que pueden viajar a través del vacío del espacio.
En el siguiente link, podrás ver el comportamiento de una onda electromagnética.
https://www.educaplus.org/game/onda-electromagnetica
Partes de una onda:
Las ondas electromagnéticas tienen varias características clave:
- Cresta: Punto más alto de la onda.
- Valle: Punto más bajo de la onda.
- Longitud de onda (λ): Distancia entre dos crestas o valles consecutivos.
- Frecuencia (f): Número de ondas que pasan por un punto dado en un segundo.
3. Longitud de onda y frecuencia
La longitud de onda es la distancia entre dos puntos consecutivos en una onda, como de un pico a otro. Se mide en unidades como metros (m), centímetros (cm), o nanómetros (nm), dependiendo del tipo de onda.
Por otro lado, la frecuencia es el número de ciclos de la onda que pasan por un punto en un segundo. Se mide en hertzios (Hz), donde 1 Hz equivale a un ciclo por segundo.
La relación entre la longitud de onda y la frecuencia es inversamente proporcional, lo que significa que a medida que aumenta la frecuencia, la longitud de onda disminuye, y viceversa. Esta relación está dada por la ecuación:
c = λ ⋅ f
donde:
- c es la velocidad de la luz en el vacío (3 × 108 m/s),
- λ es la longitud de onda, y
- f es la frecuencia.
3. Espectro electromagnético
El espectro electromagnético es la gama completa de longitudes de onda de la radiación electromagnética. Este espectro se divide en varias regiones, desde las ondas de radio de baja frecuencia hasta los rayos gamma de alta frecuencia. Cada región tiene características y aplicaciones específicas.
- Ondas de Radio (λ > 1 metro): Tienen la longitud de onda más larga y se utilizan principalmente en comunicaciones, como en la radio y la televisión.
- Microondas (1 metro > λ > 1 milímetro): Utilizadas en radares y para calentar alimentos en microondas.
- Infrarrojo (1 milímetro > λ > 700 nanómetros): Asociado con el calor y utilizado en controles remotos y cámaras térmicas.
- Luz Visible (700 nanómetros (rojo) > λ > 400 nanómetros (violeta)): Es la única parte del espectro que podemos ver. Incluye todos los colores del arcoíris.
- Ultravioleta (400 nanómetros > λ > 10 nanómetros): Tiene más energía que la luz visible y puede causar quemaduras solares. Se utiliza en lámparas de esterilización.
- Rayos X (10 nanómetros > λ > 0,01 nanómetros): Utilizados en imágenes médicas para observar el interior del cuerpo.
- Rayos Gamma (λ < 0,01 nanómetros): Tienen la mayor energía y se utilizan en tratamientos de cáncer y en investigaciones científicas.
Ejemplo 1: Un haz de luz tiene una frecuencia de 6 × 1014 Hz. Calcula su longitud de onda.
Este resultado se encuentra en la región de la luz visible, específicamente en la gama del color verde.
Ejemplo 2: Clasifica las siguientes longitudes de onda en la región correspondiente del espectro electromagnético:
a) 1 metro
b) 500 nanómetros
c) 0,01 nanómetros
Solución:
a) 1 metro: Ondas de radio
b) 500 nanómetros: Luz visible (verde)
c) 0,01 nanómetros: Rayos gamma
Ejemplo 3: Clasifica las siguientes radiaciones según su posición en el espectro electromagnético: rayos X, luz visible, microondas, rayos gamma.
Solución:
De mayor a menor longitud de onda: microondas, luz visible, rayos X, rayos gamma.