2. Espectro electromagnético

Las ondas electromagnéticas se diferencian en su frecuencia y su longitud de onda. El conjunto de todas las ondas constituye el espectro electromagnético.

El espectro electromagnético se divide en partes que reciben nombres diferentes, aunque no existe una separación clara entre ellas.

Imagen 8. Crates. Dominio público.

Tipos de ondas electromagnéticas

 

Rayos gamma

Su longitud de onda (λ) < 0.1Å, donde 1Å es igual a 10-10 m. Se originan en las desintegraciones nucleares que emiten radiación gamma. Son muy penetrantes y muy energéticos.

 

Imagen 9. Paul Hermans. Creative commons.

Rayos X

Se producen por oscilaciones de los electrones próximos a los núcleos.

0.1Å < λ < 30 Å

Son muy energéticos y penetrantes, dañinos para los organismos vivos, pero se utilizan de forma controlada para los diagnósticos médicos.

 

Rayos UVA (Ultravioletas)

Se producen por saltos electrónicos entre átomos y moléculas excitados.

30Å < λ < 4000 Å

El Sol es emisor de rayos ultravioleta, que son los responsables del bronceado de la piel. La radiación ultravioleta es absorbida por la capa de ozono, y, si se recibe en dosis muy grandes, puede ser peligrosa ya que impide la división celular, destruye microorganismos y produce quemaduras y pigmentación de la piel.

 

Luz visible

Es la pequeña parte del espectro electromagnético a la que es sensible el ojo humano.

400 nm < λ < 750 nm

Se producen por saltos electrónicos entre niveles atómicos y moleculares.

Los cables de fibra óptica permiten utilizar la luz visible para transmitir grandes volúmenes de información a grandes distancias, sobre todo con el uso del láser (luz monocromática y coherente).

 

Radiación infrarroja

 

Imagen 10. NASA/IPAC. Dominio público.

Es emitida por cuerpos calientes y son debidas a vibraciones de los átomos.

10-7 m < λ < 10-3 m

La fotografía infrarroja tiene grandes aplicaciones: en medicina (termografías), en la industria textil se utiliza para identificar colorantes, en la detección de falsificaciones de obras de arte, en telemandos, estudios de aislantes térmicos, cocina vitrocerámica halógena, etc.

  • En la foto se observa la fotografía en infrarrojos de un perro.

El satélite meteorológico Meteosat realiza de noche fotografías infrarrojas.

 

Radiación de microondas

Son producidas por vibraciones de moléculas.

0.1 mm < λ < 1 m

Se utilizan en el radar, en radioastronomía, banda UHF de televisión, enlaces de telefonía móvil y en hornos eléctricos.

 

Ondas de radio

Son ondas electromagnéticas producidas por el hombre mediante dispositivos electrónicos, sobre todo circuitos oscilantes, y se detectan mediante antenas.

1 cm < λ < 1 km

Se emplean en radiodifusión (sistemas de radio y televisión).

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¿Qué tipos de ondas electromagnéticas tienen frecuencias de 5·107 Hz, 5·1010 Hz, 5·1014 Hz y 5·1015 Hz?

 

Dato: Velocidad de la luz en el vacío, c = 3·108 m/s.

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Astronomía de Rayos γ

Imagen 11. NASA. Dominio público.

Los rayos γ de alta energía (del orden de los GeV) son una pequeña fracción de los componentes de los rayos cósmicos que llegan a la Tierra desde todas las direcciones del espacio exterior. Son absorbidos por la atmósfera terrestre y deben ser detectados por laboratorios a bordo de satélites.

Los rayos γ de tan alta energía se cree que son producidos por los electrones que son acelerados en la explosión de una supernova, por estos electrones al ser curvadas sus trayectorias por los campos magnéticos de la nebulosa o por los choques con fotones menos energéticos.

La Astronomía de rayos gamma trata de estudiar las fuentes de esta radiación. Se han detectado fuentes galácticas como los pulsares del Cangrejo y de Vela que se supone son los restos de explosiones de supernovas, una misteriosa estrella de neutrones llamada Geminga que radia la mayor parte de su energía en forma de rayos gamma así como una fuente extragaláctica, el quasar 3C273.

 

 

En 1991 se lanzó el observatorio espacial COMPTON para la detección de rayos gamma. Los datos enviados a Tierra por este satélite han confirmado la existencia de las fuentes detectadas en las antiguas observaciones y han permitido descubrir muchos otros objetos emisores de rayos gamma entre los que destaca el quasar 3C279, una de las fuentes más luminosas en el rango de energías del GeV.

 

Imagen 13.NASA. Dominio público.
 
Para poder observar los rayos de mayor energía (TeV) se construyen telescopios Cherenkov que permiten la detección de fuentes en esta zona de energía. En la imagen el telescopio Cherenkov, MAGIC, de La Palma (Islas Canarias)
Imagen 12. R Wagner. Creative commons.