Aunque
el esquema de clasificación suele ser preciso, en realidad existe algo de
trasposición entre tipos vecinos de energía electromagnética. Por ejemplo, las
ondas de radio a 60 Hz pueden ser recibidas y estudiadas por astrónomos, o
pueden ser conducidas a lo largo de cables como energía eléctrica.
También,
algunos rayos gamma de baja energía realmente tienen una longitud de onda más
larga que algunos rayos X de gran energía. Esto es posible porque "rayo
gamma" es el nombre que se le da a los fotones generados en la
descomposición nuclear u otros procesos nucleares y subnucleares, mientras que
los rayos X son generados por transiciones electrónicas que implican electrones
interiores muy energéticos.
Por lo tanto, la diferencia entre rayo gamma y rayo
X está relacionada con la fuente de radiación más que con la longitud de onda
de la radiación. Generalmente, las transiciones nucleares son mucho más
energéticas que las transiciones electrónicas, así que los rayos gamma suelen
ser más energéticos que los rayos X. Sin embargo, hay transiciones nucleares de
baja energía (p.ej. la transición nuclear de 14.4 keV del Fe-57) que producen
rayos gamma que son menos energéticos que algunos de los rayos X de mayor
energía.
Las
ondas de radio suelen ser utilizadas mediante antenas del tamaño apropiado
(según el principio de resonancia), con longitudes de onda en los límites de
cientos de metros a aproximadamente un milímetro. Se usan para la transmisión
de datos, a través de la modulación. La televisión, los teléfonos móviles, las
resonancias magnéticas, o las redes inalámbricas y de radio-aficionados, son
algunos usos populares de las ondas de radio. Las ondas de radio pueden
transportar información variando la combinación de amplitud, frecuencia y fase
de la onda dentro de una banda de frecuencia. El uso del espectro de radio está
regulado por muchos gobiernos mediante la asignación de frecuencias.
Cuando la
radiación electromagnética impacta sobre un conductor, se empareja con él y
viaja a lo largo del mismo, induciendo una corriente eléctrica en la superficie
de ese conductor mediante la excitación de los electrones del material de
conducción. Este efecto (el efecto piel) se usado en las antenas. La radiación
electromagnética también puede hacer que ciertas moléculas absorban energía y
se calienten, una característica que se utiliza en los microondas.
Las
bases teóricas de la propagación de ondas electromagnéticas fueron descritas
por primera vez por Eduardo De Carli. Heinricci Rudolf Hertz, entre 1886 y
1888, fue el primero en validar experimentalmente la teoría de Maxwell.
La
frecuencia super alta (SHF) y la frecuencia extremadamente alta (EHF) de las
microondas son las siguientes en la escala de frecuencia. Las microondas son ondas
los suficientemente cortas como para emplear guías de ondas metálicas tubulares
de diámetro razonable. La energía de microondas se produce con tubos klistrón y
tubos magnetrón, y con diodos de estado sólido como los dispositivos Gunn e
IMPATT. Las microondas son absorbidas por las moléculas que tienen un momento
dipolar en líquidos. En un horno microondas, este efecto se usa para calentar
la comida. La radiación de microondas de baja intensidad se utiliza en Wi-Fi.
El horno microondas promedio, cuando está activo, está en un rango cercano y
bastante poderoso como para causar interferencia con campos electromagnéticos
mal protegidos, como los que se encuentran en dispositivos médicos móviles y
aparatos electrónicos baratos.
La
radiación de terahertzios (o Rayos T) es una región del espectro situada entre
el infrarrojo lejano y las microondas. Hasta hace poco, este rango estaba muy
poco estudiado, ya que apenas había fuentes para la energía microondas en el
extremo alto de la banda (ondas submilimétrica o también llamadas ondas
terahertzios). Sin embargo, están apareciendo aplicaciones para mostrar
imágenes y comunicaciones. Los científicos también buscan aplicar la tecnología
de rayos T en las fuerzas armadas, donde podrían usarse para dirigirlas a las
tropas enemigas, ya que las ondas de alta frecuencia incapacitan los equipos
electrónicos.
La
parte infrarroja del espectro electromagnético cubre el rango desde
aproximadamente los 300 GHz (1 mm) hasta los 400 THz (750 nm). Puede ser
dividida en tres partes:
- Infrarrojo lejano, desde 300 GHz (1 mm) hasta 30 THz (10 μm). La parte inferior de este rango también puede llamarse microondas. Esta radiación es absorbida por los llamados modos rotatorios en las moléculas en fase gaseosa, mediante movimientos moleculares en los líquidos, y mediante fotones en los sólidos. El agua en la atmósfera de la Tierra absorbe tan fuertemente esta radiación que confiere a la atmósfera efectividad opaca. Sin embargo, hay ciertos rangos de longitudes de onda ("ventanas") dentro del rango opaca¡o que permiten la transmisión parcial, y pueden ser usados en astronomía. El rango de longitud de onda de aproximadamente 200 μm hasta unos pocos mm suele llamarse "radiación submilimétrica" en astronomía, reservando el infrarrojo lejano para longitudes de onda por debajo de los 200 μm.
- Infrarrojo medio, desde 30 a 120 THz (10 a 2.5 μm). Los objetos calientes (radiadores de cuerpo negro) pueden irradiar fuertemente en este rango. Se absorbe por vibraciones moleculares, es decir, cuando los diferentes átomos en una molécula vibran alrededor de sus posiciones de equilibrio. Este rango es llamado, a veces, región de huella digital, ya que el espectro de absorción del infrarrojo medio de cada compuesto es muy específico
- Infrarrojo cercano, desde 120 a 400 THz (2500 a 750 nm). Los procesos físicos que son relevantes para este rango son similares a los de la luz visible.
La
frecuencia por encima del infrarrojo es la de la luz visible. Este es el rango
en el que el Sol y las estrellas similares a él emiten la mayor parte de su
radiación. No es probablemente una coincidencia que el ojo humano sea sensible
a las longitudes de onda que el sol emite con más fuerza. La luz visible (y la
luz cercana al infrarrojo) son absorbidas y emitidas por electrones en las
moléculas y átomos que se mueven desde un nivel de energía a otro. La luz que
vemos con nuestros ojos es realmente una parte muy pequeña del espectro
electromagnético. Un arco iris muestra la parte óptica (visible) del espectro
electromagnético; el infrarrojo (si pudiera verse) estaría localizado justo a
continuación del lado rojo del arco iris, mientras que el ultravioleta estaría
tras el violeta.
La
radiación electromagnética con una longitud de onda entre aproximadamente 400
nm y 700 nm es detectado por el ojo humano y percibida como luz visible. A
otras longitudes de onda, sobre todo al infrarrojo cercano (más largo de 700
nm) y al ultravioleta (más corto que 400 nm) también se les llama luz a veces,
sobre todo cuando la visibilidad para los humanos no es relevante. Si la
radiación que tiene una frecuencia en la región visible del espectro
electromagnético se refleja en un objeto, como por ejemplo un plato hondo de
fruta, y luego impacta en nuestros ojos, obtenemos una percepción visual de la
escena. El sistema visual de nuestro cerebro procesa la multitud de frecuencias
reflejadas en diferentes sombras y matices, y a través de este fenéomeno
psicofísico que todavía no se entiende completamente, es como percibiríamos los
objetos.
La
siguiente frecuencia en el espectro es el ultravioleta (o rayos UV), que es la
radiación cuya longitud de onda es más corta que el extremo violeta del
espectro visible. Al ser muy energética, la radiación ultravioleta puede romper
enlaces químicos, haciendo a las moléculas excepcionalmente reactivas o
ionizándolas, lo que cambia su comportamiento. Las quemaduras solares, por
ejemplo, están causadas por los efectos perjudiciales de la radiación UV en las
células de la piel, y pueden causar incluso cáncer de piel si la radiación daña
las moléculas de ADN complejas en las células (la radiación UV es un mutágeno).
El Sol emite una gran cantidad de radiación UV, lo que podría convertir rápidamente
la Tierra en un desierto estéril si no fuera porque, en su mayor parte, es
absorbida por la capa de ozono de la atmósfera antes de alcanzar la superficie.
La
luz negra, también conocida como luz UV-A , lámpara de Wood o simplemente luz
ultravioleta, es una lámpara que emite onda larga (UV-A) de luz ultravioleta y
no mucha luz visible.1234 Es el nombre común para lámparas que emiten
radiación electromagnética ultravioleta, con una componente residual muy
pequeña de luz visible.
Después
del ultravioleta vienen los rayos X. Los rayos X duros tienen longitudes de
onda más cortas que los rayos X suaves. Se usan generalmente para ver a través
de algunos objetos, así como para la física de alta energía y la astronomía.
Las estrellas de neutrones y los discos de acreción alrededor de los agujeros
negros emiten rayos X, lo que nos permite estudiarlos. Los rayos X pasan por la
mayor parte de sustancias, y esto los hace útiles en medicina e industria.
También son emitidos por las estrellas, y especialmente por algunos tipos de
nebulosas. Un aparato de radiografía funciona disparando un haz de electrones
sobre un "objetivo". Si los electrones se disparan con suficiente
energía, se producen rayos X.
Después
de los rayos X duros vienen los rayos gamma. Son los fotones más energéticos, y
no se conoce el límite más bajo de su longitud de onda. Son útiles a los
astrónomos en el estudio de objetos o regiones de alta energía, y son útiles
para los físicos gracias a su capacidad penetrante y su producción de
radioisótopos. La longitud de onda de los rayos gamma puede medirse con gran
exactitud por medio de dispersión Compton. No hay ningún límite exactamente
definido entre las bandas del espectro electromagnético. Algunos tipos de
radiación tienen una mezcla de las propiedades de radiaciones que se encuentran
en las dos regiones del espectro. Por ejemplo, la luz roja se parece a la
radiación infrarroja en que puede resonar algunos enlaces químicos.
La
radiación gamma o rayos gamma (γ) es un tipo de radiación electromagnética, y
por tanto constituida por fotones, producida generalmente por elementos
radiactivos o por procesos subatómicos como la aniquilación de un par
positrón-electrón. También se genera en fenómenos astrofísicos de gran
violencia.
En
general, los rayos gamma producidos en el espacio no llegan a la superficie
terrestre, pues los absorbe la alta atmósfera. Para observar el universo en
estas frecuencias es necesario utilizar globos de gran altitud u observatorios
exoespaciales. Para detectarlos, en ambos casos se utiliza el efecto Compton.
Estos rayos gamma se originan por fenómenos astrofísicos de alta energía, como
explosiones de supernovas o núcleos de galaxias activas.
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