La luz como onda electromagnética y el espectro electromagnético
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La luz del Sol, la señal de tu celular, las microondas que calientan la comida y los rayos X de una radiografía son el mismo fenómeno: ondas electromagnéticas. Lo único que cambia entre ellas es su frecuencia.
¿Qué es una onda electromagnética?
Es una perturbación formada por un campo eléctrico y un campo magnético que oscilan perpendiculares entre sí y a la dirección en que viaja la onda. James Clerk Maxwell predijo su existencia en 1865 al unificar la electricidad y el magnetismo (ver inducción electromagnética), y Heinrich Hertz las produjo en su laboratorio en 1887.
Características:
- Son ondas transversales.
- No necesitan un medio: viajan por el vacío, a diferencia de las ondas mecánicas.
- En el vacío, todas viajan a la velocidad de la luz:
Como cualquier onda, cumplen:
Ejemplo: una estación de radio FM transmite a 100 MHz. Su longitud de onda es m.
Ejemplo: la luz tarda s (unos 8.3 minutos) en llegar del Sol a la Tierra.
El espectro electromagnético
Es el conjunto de todas las ondas electromagnéticas ordenadas por su frecuencia (o su longitud de onda). A mayor frecuencia, menor longitud de onda y mayor energía.
| Región | Longitud de onda aproximada | Usos y fuentes |
|---|---|---|
| Ondas de radio | Más de 1 m | Radio, televisión, comunicaciones |
| Microondas | 1 mm a 1 m | Hornos de microondas, radar, wifi, telefonía celular |
| Infrarrojo | 700 nm a 1 mm | Calor que emiten los cuerpos, controles remotos, visión nocturna |
| Luz visible | 400 a 700 nm | La que perciben nuestros ojos |
| Ultravioleta | 10 a 400 nm | Broncea y quema la piel; esteriliza; parte de la luz solar |
| Rayos X | 0.01 a 10 nm | Radiografías, revisión de equipaje |
| Rayos gamma | Menos de 0.01 nm | Reacciones nucleares, tratamiento contra el cáncer |
(1 nm = m).
La luz visible
Es una franja muy pequeña del espectro. Va del rojo (mayor longitud de onda, unos 700 nm) al violeta (menor longitud de onda, unos 400 nm), pasando por naranja, amarillo, verde y azul. La luz blanca es la mezcla de todos los colores; un prisma la separa por refracción, como ocurre en el arcoíris.
Para recordar el orden de menor a mayor frecuencia: radio, microondas, infrarrojo, visible, ultravioleta, rayos X, gamma.
Las radiaciones de alta frecuencia (ultravioleta, X y gamma) se llaman ionizantes porque tienen suficiente energía para arrancar electrones de los átomos y dañar las células.
Comprueba lo aprendido
1. ¿Qué tienen en común la luz visible y las ondas de radio?
Ambas son ondas electromagnéticas y viajan a la misma velocidad en el vacío ( m/s); solo difieren en su frecuencia y su longitud de onda.
2. ¿Qué tiene más energía, la luz roja o la luz violeta?
La violeta, porque tiene mayor frecuencia.
Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:
Ejercicios resueltos de electromagnetismo
Referencias
- Hewitt, P. G. (2007). Física conceptual (10.ª ed.). Pearson Educación.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. (2018). Física para ciencias e ingeniería (10.ª ed.). Cengage Learning.
- Colegio Nacional de Matemáticas. Guía práctica para el examen de ingreso a la universidad. Pearson Educación (temario de referencia).
