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23.1: El espectro electromagnético

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    objetivos de aprendizaje

    • Comparar propiedades de ondas de radio AM y FM

    Ondas de Radio

    Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética (EM) con longitudes de onda en el espectro electromagnético más largas que la luz infrarroja. Tienen frecuencias desde 300 GHz hasta tan bajas como 3 kHz, y longitudes de onda correspondientes de 1 milímetro a 100 kilómetros. Como todas las demás ondas electromagnéticas, las ondas de radio viajan a la velocidad de la luz. Las ondas de radio que ocurren naturalmente son hechas por rayos o por objetos astronómicos. Las ondas de radio generadas artificialmente se utilizan para la comunicación por radio fija y móvil, radiodifusión, radar y otros sistemas de navegación, satélites de comunicaciones, redes informáticas y otras innumerables aplicaciones. Las diferentes frecuencias de las ondas de radio tienen diferentes características de propagación en la atmósfera de la Tierra: las ondas largas pueden cubrir una parte de la Tierra de manera muy consistente, las ondas más cortas pueden reflejarse en la ionosfera y viajar alrededor del mundo, y longitudes de onda mucho más cortas se doblan o reflejan muy poco y viajan en un línea de visión.

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    Espectro Electromagnético: El espectro electromagnético, mostrando las principales categorías de ondas electromagnéticas. El rango de frecuencias y longitudes de onda es notable. La línea divisoria entre algunas categorías es distinta, mientras que otras categorías se superponen. Las microondas abarcan la porción de alta frecuencia de la sección de radio del espectro EM.

    Tipos de ondas de radio y aplicaciones

    Las ondas de radio tienen muchos usos: la categoría se divide en muchas subcategorías, incluyendo microondas y ondas electromagnéticas utilizadas para radio AM y FM, teléfonos celulares y TV.

    Las frecuencias de radio más bajas comúnmente encontradas son producidas por líneas de transmisión de energía de CA de alto voltaje a frecuencias de 50 o 60 Hz. Estas ondas electromagnéticas de longitud de onda extremadamente larga (aproximadamente 6000 km) son un medio de pérdida de energía en la transmisión de energía a larga distancia.

    Se utilizan ondas de radio de frecuencia extremadamente baja (ELF) de aproximadamente 1 kHz para comunicarse con submarinos sumergidos. La capacidad de las ondas de radio para penetrar en el agua salada está relacionada con su longitud de onda (al igual que el tejido penetrante por ultrasonido), cuanto más larga sea la longitud de onda, más penetr Dado que el agua salada es un buen conductor, las ondas de radio son fuertemente absorbidas por ella; se necesitan longitudes de onda muy largas para llegar a un submarino debajo de la superficie.

    Ondas de radio AM

    Las ondas de radio AM se utilizan para transportar señales de radio comerciales en el rango de frecuencia de 540 a 1600 kHz. La abreviatura AM significa modulación de amplitud, el método para colocar información sobre estas ondas. Una onda portadora que tiene la frecuencia básica de la estación de radio (por ejemplo, 1530 kHz) es variada o modulada en amplitud por una señal de audio. La onda resultante tiene una frecuencia constante, pero una amplitud variable.

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    Radio AM: Modulación de amplitud para radio AM. a) Una onda portadora a la frecuencia básica de la estación. b) Una señal de audio a frecuencias audibles mucho más bajas. (c) La amplitud de la portadora es modulada por la señal de audio sin cambiar su frecuencia básica.

    Ondas de Radio FM

    Las ondas de radio FM también se utilizan para la transmisión de radio comercial, pero en el rango de frecuencia de 88 a 108 MHz. FM significa modulación de frecuencia, otro método de transporte de información. En este caso, una onda portadora que tiene la frecuencia básica de la estación de radio (quizás 105.1 MHz) es modulada en frecuencia por la señal de audio, produciendo una onda de amplitud constante pero de frecuencia variable.

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    Radio FM: Modulación de frecuencia para radio FM. a) Una onda portadora a la frecuencia básica de la estación. b) Una señal de audio a frecuencias audibles mucho más bajas. (c) La frecuencia de la portadora es modulada por la señal de audio sin cambiar su amplitud.

    Dado que las frecuencias audibles varían hasta 20 kHz (o 0.020 MHz) como máximo, la frecuencia de la onda de radio FM puede variar de la portadora tanto como 0.020 MHz. Por esta razón, las frecuencias portadoras de dos estaciones de radio diferentes no pueden estar más cerca de 0.020 MHz. Un receptor FM está sintonizado para resonar a la frecuencia portadora y tiene circuitos que responden a variaciones de frecuencia, reproduciendo la información de audio.

    La radio FM está inherentemente menos sujeta al ruido de fuentes de radio extraviadas que la radio AM porque las amplitudes de ondas agregan ruido. Así, un receptor AM interpretaría el ruido agregado a la amplitud de su onda portadora como parte de la información. Un receptor de FM se puede diseñar para rechazar amplitudes distintas a la de la onda portadora básica y solo buscar variaciones en la frecuencia. Por lo tanto, dado que el ruido produce una variación en la amplitud, es más fácil rechazar el ruido de FM.

    TV

    Las ondas electromagnéticas también transmiten transmisión de televisión. Sin embargo, como las ondas deben llevar una gran cantidad de información visual y de audio, cada canal requiere un mayor rango de frecuencias que la simple transmisión de radio. Los canales de TV utilizan frecuencias en el rango de 54 a 88 MHz y 174 a 222 MHz (toda la banda de radio FM se encuentra entre los canales 88 MHz y 174 MHz). Estos canales de televisión se llaman VHF (frecuencia muy alta). Otros canales llamados UHF (frecuencia ultra alta) utilizan un rango de frecuencia aún mayor de 470 a 1000 MHz.

    La señal de video de TV es AM, mientras que el audio de TV es FM. Tenga en cuenta que estas frecuencias son las de transmisión libre con el usuario utilizando una antena de techo anticuada. Las antenas parabólicas y la transmisión por cable de TV se producen a frecuencias significativamente más altas, y está evolucionando rápidamente con el uso del formato de alta definición o HD.

    Microondas

    Las microondas son ondas electromagnéticas con longitudes de onda que van desde un metro hasta un milímetro (frecuencias entre 300 MHz y 300 GHz).

    Objetivos de aprendizaje

    • Distinguir tres rangos de la porción de microondas del espectro electromagnético

    Microondas

    Las microondas son ondas electromagnéticas con longitudes de onda que van desde un metro hasta tan cortas como un milímetro, o equivalentemente con frecuencias entre 300 MHz (0.3 GHz) y 300 GHz. Generalmente se considera que la región de microondas del espectro electromagnético (EM) se superpone con las ondas de radio de frecuencia más alta (longitud de onda más corta). Como es el caso de todas las ondas EM, las microondas viajan en vacío a la velocidad de la luz. El prefijo “micro-” en “microondas” no pretende sugerir una longitud de onda en el rango micrométrico. Indica que las microondas son “pequeñas” porque tienen longitudes de onda más cortas en comparación con las ondas utilizadas en la radiodifusión típica. Los límites entre la luz infrarroja lejana, la radiación de terahercios, las microondas y las ondas de radio de ultra alta frecuencia son bastante arbitrarios. Se utilizan de manera diversa entre diferentes campos de estudio (ver figura).

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    Espectro Electromagnético: El espectro electromagnético, mostrando las principales categorías de ondas electromagnéticas. El rango de frecuencias y longitudes de onda es notable. La línea divisoria entre algunas categorías es distinta, mientras que otras categorías se superponen. Las microondas se superponen con la porción de alta frecuencia de la sección de radio del espectro EM.

    Subcategorías de Microondas

    La porción de microondas del espectro de radio se puede subdividir en tres rangos, enumerados a continuación de frecuencias altas a bajas.

    • La frecuencia extremadamente alta (EHF) es la banda de frecuencia de microondas más alta. EHF corre el rango de frecuencias de 30 a 300 gigahercios, por encima de los cuales la radiación electromagnética se considera como luz infrarroja lejana, también conocida como radiación de terahercios. Este rango de frecuencia corresponde a un rango de longitud de onda de 10 a 1 milímetro, por lo que a veces se le llama la banda milimétrica. Esta banda se usa comúnmente en radioastronomía y teledetección.
    • La frecuencia súper alta (SHF) es la designación para frecuencias de ondas electromagnéticas en el rango de 3 GHz a 30 GHz. Esta banda de frecuencias se conoce también como la banda de centímetros debido a que las longitudes de onda van de diez a un centímetro. Este rango de frecuencia se utiliza para la mayoría de los transmisores de radar, hornos microondas, LAN inalámbricas, teléfonos celulares, comunicación satelital, enlaces de retransmisión de radio de microondas y numerosos enlaces de datos terrestres de corto alcance.
    • La frecuencia ultraalta (UHF) designa el rango de frecuencias de microondas de las ondas electromagnéticas entre 300 MHz y 3 GHz, también conocida como la banda decímetro porque las longitudes de onda varían de uno a diez decímetros, o de 10 centímetros a 1 metro. Se utilizan para la transmisión de televisión, teléfonos inalámbricos, walkie-talkies, comunicación satelital y muchas otras aplicaciones.

    Fuentes de Microondas

    Las microondas son las ondas electromagnéticas de mayor frecuencia que pueden ser producidas por corrientes en circuitos y dispositivos macroscópicos. Las microondas también pueden ser producidas por átomos y moléculas, por ejemplo, son un componente de la radiación electromagnética generada por la agitación térmica. El movimiento térmico de átomos y moléculas en cualquier objeto a una temperatura superior al cero absoluto hace que emitan y absorban radiación.

    Dado que es posible llevar más información por unidad de tiempo en altas frecuencias, las microondas son bastante adecuadas para dispositivos de comunicaciones. La mayor parte de la información transmitida por satélite se transporta en microondas, al igual que las transmisiones terrestres de larga distancia. Se necesita una línea de visión clara entre el transmisor y el receptor debido a las longitudes de onda cortas involucradas.

    El sol también emite radiación de microondas, aunque la mayor parte está bloqueada por la atmósfera de la Tierra. La Radiación Cósmica de Fondo de Microondas (CMBR) es radiación de microondas que impregna todo el espacio, y su descubrimiento respalda la teoría del Big Bang del origen del universo.

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    Fondo Cósmico de Microondas: Radiación cósmica de fondo del Big Bang mapeada con resolución creciente.

    Dispositivos que emplean microondas

    Las fuentes de microondas de alta potencia utilizan tubos de vacío especializados para generar microondas. Estos dispositivos operan en diferentes principios de los tubos de vacío de baja frecuencia, utilizando el movimiento balístico de electrones en un vacío bajo la influencia del control de campos eléctricos o magnéticos, e incluyen el magnetrón (utilizado en hornos de microondas), klystron, tubo de onda viajera (TWT) y girotrón.

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    Magnetron de cavidad: Vista recortada dentro de un magnetrón de cavidad como se usa en un horno de microondas.

    Las microondas son utilizadas por los hornos de microondas para calentar alimentos. Las microondas a una frecuencia de 2.45 GHz se producen acelerando electrones. Luego, las microondas inducen un campo eléctrico alterno en el horno. El agua y algunos otros constituyentes de los alimentos tienen una carga ligeramente negativa en un extremo y una carga ligeramente positiva en un extremo (llamadas moléculas polares). El rango de frecuencias de microondas se selecciona especialmente para que las moléculas polares, al tratar de mantener su orientación con el campo eléctrico, absorban estas energías y aumenten sus temperaturas, un proceso llamado calentamiento dieléctrico.

    El radar, desarrollado por primera vez en la Segunda Guerra Mundial, es una aplicación común de microondas. Al detectar y cronometrar ecos de microondas, los sistemas de radar pueden determinar la distancia a objetos tan diversos como nubes y aviones. Un cambio Doppler en el eco del radar puede determinar la velocidad de un automóvil o la intensidad de una tormenta. Los sofisticados sistemas de radar pueden mapear la Tierra y otros planetas, con una resolución limitada por la longitud de onda. Cuanto más corta sea la longitud de onda de cualquier sonda, menor será el detalle que es posible observar.

    Un máser es un dispositivo similar a un láser, que amplifica la energía de la luz estimulando fotones. El máser, en lugar de amplificar la energía de la luz visible, amplifica las emisiones de microondas y radiofrecuencia de menor frecuencia y longitud de onda más larga.

    Ondas Infrarrojas

    La luz infrarroja (IR) es radiación EM con longitudes de onda más largas que las de la luz visible de 0.74 µm a 1 mm (300 GHz a 1 THz).

    Habilidades para Desarrollar

    • Distinguir tres rangos de la porción infrarroja del espectro y describir los procesos de absorción y emisión de luz infrarroja por moléculas

    Ondas Infrarrojas

    La luz infrarroja (IR) es radiación electromagnética con longitudes de onda más largas que las de la luz visible, extendiéndose desde el borde rojo nominal del espectro visible a 0.74 micrómetros (µm) hasta 1 mm. Este rango de longitudes de onda corresponde a un rango de frecuencia de aproximadamente 300 GHz a 400 THz, e incluye la mayor parte de la radiación térmica emitida por objetos cercanos a la temperatura ambiente. La luz infrarroja es emitida o absorbida por las moléculas cuando cambian sus movimientos rotacional-vibracionales.

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    Espectro Electromagnético: El espectro electromagnético, mostrando las principales categorías de ondas electromagnéticas. El rango de frecuencias y longitudes de onda es notable. La línea divisoria entre algunas categorías es distinta, mientras que otras categorías se superponen. Las microondas abarcan la porción de alta frecuencia de la sección de radio del espectro EM.

    Subcategorías de Ondas IR

    La parte infrarroja del espectro electromagnético cubre el rango de aproximadamente 300 GHz (1 mm) a 400 THz (750 nm). Se puede dividir en tres partes: Se puede dividir en tres partes:

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    Transmitancia Atmosférica: Esta es una gráfica de la transmitancia atmosférica (u opacidad) de la Tierra a diversas longitudes de onda de radiación electromagnética. La mayoría de las longitudes de onda UV son absorbidas por el oxígeno y el ozono en la atmósfera terrestre. Las observaciones de las fuentes astronómicas de UV deben realizarse desde el espacio.

    • Infrarrojo lejano, de 300 GHz (1 mm) a 30 THz (10 μm) — La parte inferior de este rango también se puede llamar microondas. Esta radiación es típicamente absorbida por los llamados modos rotacionales en moléculas en fase gaseosa, por movimientos moleculares en líquidos y por fonones en sólidos. El agua en la atmósfera terrestre absorbe tan fuertemente en este rango que vuelve opaca a la atmósfera en efecto. Sin embargo, existen ciertos rangos de longitud de onda (“ventanas”) dentro del rango opaco que permiten la transmisión parcial, y pueden ser utilizados para la astronomía. El rango de longitud de onda de aproximadamente 200 μm hasta unos pocos mm a menudo se conoce como “submilímetro” en astronomía, reservando el infrarrojo lejano para longitudes de onda inferiores a 200 μm.
    • Infrarrojo medio, de 30 a 120 THz (10 a 2.5 μm) — Los objetos calientes (radiadores de cuerpo negro) pueden irradiar fuertemente en este rango, y la piel humana a temperatura corporal normal irradia fuertemente en el extremo inferior de esta región. Esta radiación es absorbida por vibraciones moleculares, donde los diferentes átomos de una molécula vibran alrededor de sus posiciones de equilibrio. Este rango a veces se denomina región de huella dactilar, ya que el espectro de absorción del infrarrojo medio de un compuesto es muy específico para ese compuesto.
    • Infrarrojo cercano, de 120 a 400 THz (2,500 a 750 nm) — Los procesos físicos que son relevantes para este rango son similares a los de la luz visible. Las frecuencias más altas en esta región pueden ser detectadas directamente por algunos tipos de películas fotográficas, y por muchos tipos de sensores de imagen de estado sólido para fotografía infrarroja y videografía.

    Nótese que en algunos campos los límites de estas categorías difieren ligeramente; por ejemplo, en astronomía se considera que el “infrarrojo cercano” se extiende a 5 μm en lugar de 2.5 μm.

    Calor y Radiación Térmica

    La radiación infrarroja se conoce popularmente como “radiación de calor”, pero la luz y las ondas electromagnéticas de cualquier frecuencia calentarán las superficies que las absorben. La luz infrarroja del Sol solo representa el 49% del calentamiento de la Tierra, siendo el resto causado por la luz visible que es absorbida luego re-radiada a longitudes de onda más largas. Los láseres emisores de luz visible o ultravioleta pueden carbonizar el papel y los objetos incandescentemente calientes emiten radiación visible. Los objetos a temperatura ambiente emitirán radiación concentrada principalmente en la banda de 8 a 25 µm, pero esto no es distinto de la emisión de luz visible por objetos incandescentes y ultravioleta por objetos aún más calientes (ver secciones sobre radiación de cuerpo negro y ley de desplazamiento de Wien).

    El calor es energía en forma transitoria que fluye debido a la diferencia de temperatura. A diferencia del calor transmitido por conducción térmica o convección térmica, la radiación puede propagarse a través de un vacío.

    El concepto de emisividad es importante para comprender las emisiones infrarrojas de los objetos. Esta es una propiedad de una superficie que describe cómo sus emisiones térmicas se desvían del ideal de un cuerpo negro. Para explicar con más detalle, dos objetos a la misma temperatura física no “aparecerán” la misma temperatura en una imagen infrarroja si tienen emisividades diferentes.

    Fuentes de Ondas IR

    Como se indicó anteriormente, si bien la radiación infrarroja se conoce comúnmente como radiación de calor, solo los objetos que emiten con un cierto rango de temperaturas y emisividades producirán la mayor parte de su emisión electromagnética en la parte infrarroja del espectro. Sin embargo, este es el caso de la mayoría de los objetos y entornos que los humanos encuentran en nuestra vida cotidiana. Los humanos, sus alrededores y la propia Tierra emiten la mayor parte de su radiación térmica a longitudes de onda cercanas a las 10 micras, el límite entre el infrarrojo medio y el infrarrojo lejano según la delineación anterior. El rango de longitudes de onda más relevantes para los objetos que emiten térmicamente en la tierra a menudo se llama infrarrojo térmico. Muchos objetos astronómicos emiten cantidades detectables de radiación IR a longitudes de onda no térmicas.

    La radiación infrarroja se puede utilizar para determinar remotamente la temperatura de los objetos (si se conoce la emisividad). Esto se denomina termografía, utilizada principalmente en aplicaciones militares e industriales pero la tecnología está llegando al mercado público en forma de cámaras infrarrojas en automóviles debido a los costos de producción masivamente reducidos.

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    Termografía: Una imagen termográfica de un perro

    Las aplicaciones de las ondas IR se extienden a la calefacción, la comunicación, la meteorología, la espectroscopia, la astronomía, la ciencia biológica y médica, e incluso el análisis de obras de arte.

    Luz Visible

    La luz visible es la porción del espectro electromagnético que es visible para el ojo humano, que va desde aproximadamente 390 a 750 nm.

    Habilidades para Desarrollar

    • Distinguir seis rangos del espectro visible

    Luz Visible

    La luz visible, como se llama espectro visible, es la porción del espectro electromagnético que es visible para (puede ser detectada por) el ojo humano. La radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda a menudo se conoce simplemente como “luz”. Un ojo humano típico responderá a longitudes de onda de aproximadamente 390 a 750 nm (0.39 a 0.75 µm). En términos de frecuencia, esto corresponde a una banda en las inmediaciones de 400—790 THz. Un ojo adaptado a la luz generalmente tiene su máxima sensibilidad alrededor de 555 nm (540 THz), en la región verde del espectro óptico. El espectro no contiene, sin embargo, todos los colores que los ojos humanos y el cerebro pueden distinguir. Los colores insaturados como el rosa, o las variaciones púrpuras como el magenta, están ausentes, por ejemplo, porque solo se pueden hacer por una mezcla de múltiples longitudes de onda.

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    Espectro Electromagnético: El espectro electromagnético, mostrando las principales categorías de ondas electromagnéticas. El rango de frecuencias y longitudes de onda es notable. La línea divisoria entre algunas categorías es distinta, mientras que otras categorías se superponen. Las microondas abarcan la porción de alta frecuencia de la sección de radio del espectro EM.

    La luz visible es producida por vibraciones y rotaciones de átomos y moléculas, así como por transiciones electrónicas dentro de átomos y moléculas. Los receptores o detectores de luz utilizan en gran medida transiciones electrónicas. Decimos que los átomos y las moléculas se excitan cuando absorben y se relajan cuando emiten a través de transiciones electrónicas.

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    Espectro Visible: Una pequeña parte del espectro electromagnético que incluye sus componentes visibles. Las divisiones entre infrarrojo, visible y ultravioleta no son perfectamente distintas, ni las que existen entre los siete colores del arco iris.

    La figura anterior muestra esta parte del espectro, junto con los colores asociados a longitudes de onda puras particulares. La luz roja tiene las frecuencias más bajas y longitudes de onda más largas, mientras que la violeta tiene las frecuencias más altas y las longitudes de onda más cortas. La radiación de cuerpo negro del Sol alcanza su punto máximo en la parte visible del espectro pero es más intensa en el rojo que en el violeta, haciendo que el Sol tenga un aspecto amarillento.

    Los colores que pueden ser producidos por la luz visible de una banda estrecha de longitudes de onda (monocromática) se denominan colores espectrales puros. Cuantitativamente, las regiones del espectro visible que abarcan cada color espectral se pueden delinear aproximadamente como:

    • rojo — 620 a 750 nm (400-484 ThZ)

    Tenga en cuenta que cada color puede venir en muchos tonos, ya que el espectro es continuo. El ojo humano es insensible a la radiación electromagnética fuera de este rango. Por definición, cualquier imagen presentada con datos registrados a partir de longitudes de onda distintas a las de la parte visible del espectro (como las imágenes IR de humanos o animales o las imágenes astronómicas de rayos X) son necesariamente de color falso.

    Luz Visible y Atmósfera de la Tierra

    Las longitudes de onda visibles pasan a través de la “ventana óptica”, la región del espectro electromagnético que permite que las longitudes de onda pasen en gran parte sin atenuar a través de la atmósfera de la Tierra (ver gráfico de opacidad en. Un ejemplo de este fenómeno es que el aire limpio dispersa la luz azul más que las longitudes de onda rojas, y así el cielo del mediodía aparece azul.

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    Transmitancia Atmosférica: Esta es una gráfica de la transmitancia atmosférica (u opacidad) de la Tierra a diversas longitudes de onda de radiación electromagnética. La mayoría de las longitudes de onda UV son absorbidas por el oxígeno y el ozono en la atmósfera terrestre. Las observaciones de las fuentes astronómicas de UV deben realizarse desde el espacio.

    La ventana óptica también se llama ventana visible porque se solapa con el espectro de respuesta visible humana. Esto no es una coincidencia, ya que los antepasados de la humanidad evolucionaron una visión que podría hacer uso de las longitudes de onda más abundantes de la luz. La ventana del infrarrojo cercano (NIR) se encuentra justo fuera de la visión humana, así como la ventana IR de longitud de onda media (MWIR) y la ventana de longitud de onda larga o infrarrojo lejano (LWIR o FIR) aunque otros animales pueden experimentarlos.

    Una consecuencia de la existencia de la ventana óptica en la atmósfera terrestre son las condiciones de temperatura relativamente cálidas en la superficie de la Tierra. La función de luminosidad del Sol alcanza los picos en el rango visible y la luz en ese rango es capaz de viajar a la superficie del planeta sin atenuar debido a la ventana óptica. Esto permite que la luz visible caliente la superficie. La superficie del planeta emite entonces energía principalmente en longitudes de onda infrarrojas, lo que tiene una dificultad mucho mayor para escapar (y así hacer que el planeta se enfríe) debido a la opacidad de la atmósfera en el infrarrojo. La superficie de la Tierra estaría mucho más fría sin este efecto.

    Fotosíntesis

    Las plantas, al igual que los animales, han evolucionado para utilizar y responder a partes del espectro electromagnético en las que están incrustadas. Las plantas (y muchas bacterias) convierten la energía lumínica capturada del Sol en energía química que puede ser utilizada para alimentar las actividades del organismo. En plantas, algas y cianobacterias, la fotosíntesis utiliza dióxido de carbono y agua, liberando oxígeno como producto de desecho. La fotosíntesis es vital para toda la vida aeróbica en la Tierra (como los humanos y los animales). La porción del espectro EM utilizada por los organismos fotosintéticos se denomina región fotosintéticamente activa (PAR) y corresponde a radiación solar entre 400 y 700 nm, superponiéndose sustancialmente con el rango de visión humana. Esto nuevamente no es una coincidencia; la luz en este rango es la más abundante para los organismos en la superficie de la Tierra porque el Sol emite aproximadamente la mitad de su luminosidad en este rango de longitud de onda y se le permite pasar libremente a través de las ventanas ópticas en la atmósfera terrestre.

    Luz Ultravioleta

    La luz ultravioleta (UV) es radiación electromagnética con una longitud de onda más corta que la de la luz visible en el rango de 10 nm a 400 nm.

    Habilidades para Desarrollar

    • Identificar el rango de longitud de onda característico de la luz ultravioleta y sus efectos biológicos

    Luz Ultravioleta

    La luz ultravioleta (UV) es radiación electromagnética con una longitud de onda más corta que la de la luz visible, pero más larga que los rayos X, es decir, en el rango de 10 nm a 400 nm, correspondiente a energías fotónicas de 3 eV a 124 eV (1 eV = 1.6e -19 J; radiación EM con frecuencias superiores a las de visible la luz a menudo se expresa en términos de energía en lugar de frecuencia). Se llama así porque el espectro consiste en ondas electromagnéticas con frecuencias superiores a las que los humanos identifican como el color violeta. Estas frecuencias son invisibles para los humanos, pero visibles para una serie de insectos y aves.

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    Espectro Electromagnético: El espectro electromagnético, mostrando las principales categorías de ondas electromagnéticas. El rango de frecuencias y longitudes de onda es notable. La línea divisoria entre algunas categorías es distinta, mientras que otras categorías se superponen. Las microondas abarcan la porción de alta frecuencia de la sección de radio del espectro EM.

    La luz UV se encuentra en la luz solar (donde constituye alrededor del 10% de la energía en vacío) y es emitida por arcos eléctricos y luces especializadas como las luces negras. Puede causar reacciones químicas, y hace que muchas sustancias brillen o fluorescen. La mayor parte de los rayos ultravioleta se clasifica como radiación no ionizante. Las energías más altas del espectro ultravioleta desde longitudes de onda de aproximadamente 10 nm a 120 nm (ultravioleta 'extremo') son ionizantes, pero este tipo de ultravioleta en la luz solar está bloqueado por el oxígeno molecular normal (O 2) en el aire, y no llega al suelo. Sin embargo, todo el espectro de radiación ultravioleta tiene algunas de las características biológicas de la radiación ionizante, al hacer mucho más daño a muchas moléculas en los sistemas biológicos de lo que se explica por los simples efectos de calentamiento (un ejemplo son las quemaduras solares). Estas propiedades derivan del poder del fotón ultravioleta para alterar los enlaces químicos en las moléculas, incluso sin tener suficiente energía para ionizar átomos.

    Si bien la radiación ultravioleta es invisible para el ojo humano, la mayoría de las personas son conscientes de los efectos de los rayos UV en la piel, llamados bronceado y quemaduras solares. Además de los UV de onda corta bloqueados por el oxígeno, una gran cantidad (> 97%) de ultravioleta de rango medio (casi todos los UV por encima de 280 nm y la mayoría de hasta 315 nm) están bloqueados por la capa de ozono, y al igual que los rayos UV ionizantes de onda corta, causarían mucho daño a los organismos vivos si penetrara en la atmósfera. Después del filtrado atmosférico, solo alrededor del 3% de la energía total de la luz solar en el cenit es ultravioleta, y esta fracción disminuye en otros ángulos del sol. Gran parte es casi ultravioleta que no causa quemaduras solares, pero sigue siendo capaz de causar daño a la piel a largo plazo y cáncer. Una fracción aún menor de ultravioleta que llega al suelo es responsable de las quemaduras solares y también de la formación de vitamina D (producción máxima que ocurre entre 295 y 297 nm) en todos los organismos que producen esta vitamina (incluidos los humanos). El espectro UV tiene así muchos efectos, tanto beneficiosos como dañinos, para la salud humana.

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    Transmitancia Atmosférica: Esta es una gráfica de la opacidad atmosférica de la Tierra (opuesta a la transmitancia) a varias longitudes de onda de radiación electromagnética, incluida la luz visible. La luz visible pasa relativamente sin obstáculos a través de la atmósfera en la “ventana óptica”. La mayoría de las longitudes de onda UV son absorbidas por el oxígeno y el ozono en la atmósfera terrestre. Las observaciones de las fuentes astronómicas de UV deben realizarse desde el espacio.

    Subcategorías de Luz UV

    La radiación UV solar se subdivide comúnmente en tres regiones: UV-A (320—400 nm), UV-B (290—320 nm) y UV-C (220—290 nm), clasificadas de longitudes de onda largas a más cortas (de energías más pequeñas a mayores). La mayoría de los UV-B y todos los UV-C son absorbidos por las moléculas de ozono (O 3) en la atmósfera superior. En consecuencia, el 99% de la radiación UV solar que llega a la superficie de la Tierra es UV-A.

    Existen otros esquemas para dividir UV en diferentes categorías, otro común es: ultravioleta cercano (NUV — 300-400 nm), ultravioleta medio (MUV — 200-300 nm), ultravioleta lejano (FUV — 200-122 nm) y ultravioleta extremo (EUV-121-10 nm).

    Efectos nocivos

    Una sobreexposición a la radiación UVB puede causar quemaduras solares y algunas formas de cáncer de piel. En los seres humanos, la exposición prolongada a la radiación UV solar puede provocar efectos agudos y crónicos sobre la salud de la piel, los ojos y el sistema inmunológico. Además, la UVC puede causar efectos adversos que pueden ser mutágenos o cancerígenos de diversas maneras.

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    Mutación UV de ADN: Los fotones ultravioleta dañan las moléculas de ADN de organismos vivos de diferentes maneras. En un evento de daño común, las bases de timina adyacentes se unen entre sí, en lugar de a través de la “escalera”. Este “dímero de timina” hace un bulto y la molécula de ADN distorsionada no funciona correctamente.

    La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer de la Organización Mundial de la Salud ha clasificado todas las categorías y longitudes de onda de la radiación ultravioleta como carcinógeno del Grupo 1. Esta es la designación de más alto nivel para carcinógenos y significa que “hay evidencia suficiente para concluir que puede causar cáncer en humanos”.

    Efectos beneficiosos

    La exposición a UVB induce la producción de vitamina D en la piel. La mayoría de los efectos positivos para la salud están relacionados con esta vitamina. Tiene papeles reguladores en el metabolismo del calcio (que es vital para el funcionamiento normal del sistema nervioso, así como para el crecimiento óseo y el mantenimiento de la densidad ósea), la inmunidad, la proliferación celular, la secreción de insulina y la presión arterial.

    Rayos X

    Los rayos X son ondas electromagnéticas con longitudes de onda en el rango de 0.01 a 10 nanómetros y energías en el rango de 100 eV a 100 keV.

    Habilidades para Desarrollar

    • Distinguir dos categorías de rayos X y sus efectos biológicos

    Rayos X

    Los rayos X son ondas electromagnéticas con longitudes de onda en el rango de 0.01 a 10 nanómetros, correspondientes a frecuencias en el rango de 30 petahercios a 30 exahercios (3×10 16 Hz a 3×10 19 Hz) y energías en el rango de 100 eV a 100 keV. Son más cortos en longitud de onda que los rayos UV y más largos que los rayos gamma. En muchos idiomas, la radiación X se llama radiación Röntgen, en honor a Wilhelm Röntgen, a quien generalmente se le atribuye como su descubridor, y que la había llamado radiación X para significar un tipo desconocido de radiación.

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    Espectro Electromagnético: El espectro electromagnético, mostrando las principales categorías de ondas electromagnéticas. El rango de frecuencias y longitudes de onda es notable. La línea divisoria entre algunas categorías es distinta, mientras que otras categorías se superponen. Las microondas abarcan la porción de alta frecuencia de la sección de radio del espectro EM.

    Propiedades y Aplicaciones

    Los fotones de rayos X transportan suficiente energía para ionizar átomos e interrumpir los enlaces moleculares. Esto lo convierte en un tipo de radiación ionizante y con ello perjudicial para el tejido vivo. Una dosis de radiación muy alta en un corto período de tiempo causa enfermedad por radiación, mientras que dosis más bajas pueden dar un mayor riesgo de cáncer inducido por radiación. En las imágenes médicas, este aumento del riesgo de cáncer generalmente se ve superado en gran medida por los beneficios del examen. La capacidad ionizante de los rayos X se puede utilizar en el tratamiento del cáncer para destruir células malignas mediante radioterapia. También se utiliza para la caracterización de materiales mediante espectroscopía de rayos X.

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    Espectro de rayos X y aplicaciones: Los rayos X forman parte del espectro electromagnético, con longitudes de onda más cortas que las de la luz visible. Diferentes aplicaciones utilizan diferentes partes del espectro de rayos X.

    Los rayos X con energías fotónicas superiores a 5 a 10 keV (por debajo de 0.2-0.1 nm de longitud de onda), se denominan rayos X duros, mientras que aquellos con menor energía se denominan rayos X blandos. Debido a su capacidad de penetración, los rayos X duros son ampliamente utilizados para obtener imágenes del interior de los objetos (por ejemplo, en radiografía médica y seguridad aeroportuaria). En consecuencia, el término rayos X se emplea metonímicamente para referirse a una imagen radiográfica producida con este método, además del método en sí. Dado que la longitud de onda de los rayos X duros es similar al tamaño de los átomos, también son útiles para determinar estructuras cristalinas mediante cristalografía de rayos X. Por el contrario, los rayos X suaves se absorben fácilmente en el aire y la longitud de atenuación de los rayos X de 600 eV (~2 nm) en el agua es inferior a 1 micrómetro.

    En aplicaciones de diagnóstico médico, los rayos X de baja energía (blandos) no son deseados, ya que son totalmente absorbidos por el cuerpo, aumentando la dosis de radiación sin contribuir a la imagen. De ahí que una delgada lámina metálica, a menudo de aluminio, llamada filtro de rayos X, se suele colocar sobre la ventana del tubo de rayos X, absorbiendo la parte de baja energía en el espectro. Esto se denomina endurecimiento del haz ya que desplaza el centro del espectro hacia rayos X de mayor energía (o más duros).

    Distinción entre rayos X y rayos gamma

    La distinción entre rayos X y rayos gamma es algo arbitraria. El método más frecuente para distinguir entre radiación X y gamma es la base de la longitud de onda, con radiación más corta que alguna longitud de onda arbitraria, como 10 −11 m, definida como rayos gamma. La radiación electromagnética emitida por los tubos de rayos X generalmente tiene una longitud de onda más larga que la radiación emitida por los núcleos radiactivos. Históricamente, por lo tanto, un medio alternativo de distinguir entre los dos tipos de radiación ha sido por su origen: los rayos X son emitidos por electrones fuera del núcleo, mientras que los rayos gamma son emitidos por el núcleo. Hay superposición entre las bandas de longitud de onda de los fotones emitidos por electrones fuera del núcleo, y los fotones emitidos por el núcleo. Como toda radiación electromagnética, las propiedades de los rayos X (o rayos gamma) dependen únicamente de su longitud de onda y polarización.

    Rayos Gamma

    Los rayos gamma son ondas electromagnéticas de muy alta frecuencia generalmente emitidas por desintegración radiactiva con frecuencias mayores a 10 19 Hz.

    Habilidades para Desarrollar

    • Identificar el rango de longitud de onda característico de los rayos gamma, señalando sus efectos biológicos y distinguiéndolos de los rayos gamma

    Rayos Gamma

    La radiación gamma, también conocida como rayos gamma o con guiones como rayos gamma y denotada como γ, es radiación electromagnética de alta frecuencia y por lo tanto de alta energía. Los rayos gamma suelen tener frecuencias superiores a 10 exahercios (o >10 19 Hz), y por lo tanto tienen energías superiores a 100 keV y longitudes de onda menores a 10 picometros (menores que el diámetro de un átomo). Sin embargo, esta no es una definición dura y rápida, sino más bien una descripción de regla general para los procesos naturales. Los rayos gamma de la desintegración radiactiva se definen como rayos gamma sin importar cuál sea su energía, por lo que no hay límite inferior a la energía gamma derivada de la desintegración radiactiva. La desintegración gamma comúnmente produce energías de unos pocos cientos de keV, y casi siempre menos de 10 MeV.

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    Desintegración gamma: Ilustración de una emisión de un rayo gamma (γ) desde un núcleo atómico

    Los rayos gamma son radiación ionizante y, por lo tanto, son biológicamente peligrosos. Se producen clásicamente por la descomposición a partir de estados de alta energía de los núcleos atómicos, un proceso llamado decaimiento gamma, pero también son creados por otros procesos. Paul Villard, químico y físico francés, descubrió la radiación gamma en 1900, mientras estudiaba la radiación emitida por el radio durante su desintegración gamma. La radiación de Villard fue nombrada “rayos gamma” por Ernest Rutherford en 1903.

    Fuentes de rayos gamma

    Las fuentes naturales de rayos gamma en la Tierra incluyen la desintegración gamma de radioisótopos naturales como el potasio-40, y también como radiación secundaria de diversas interacciones atmosféricas con partículas de rayos cósmicos. Algunas fuentes naturales terrestres raras que producen rayos gamma que no son de origen nuclear, son los rayos y los destellos de rayos gamma terrestres, que producen altas emisiones de energía a partir de voltajes naturales de alta energía. Los rayos gamma son producidos por una serie de procesos astronómicos en los que se producen electrones de muy alta energía. Dichos electrones producen rayos gamma secundarios por los mecanismos de bremsstrahlung, dispersión inversa de Compton y radiación de sincrotrón. Una gran fracción de tales rayos gamma astronómicos son proyectados por la atmósfera terrestre y deben ser detectados por naves espaciales. Las fuentes artificiales notables de rayos gamma incluyen fisión como ocurre en reactores nucleares, y experimentos de física de alta energía, como la desintegración de piones neutros y la fusión nuclear.

    Rayos Gamma vs Rayos X

    Los rayos gamma tienen características idénticas a los rayos X de la misma frecuencia, difieren solo en su origen. A frecuencias más altas, los rayos γ son más penetrantes y más dañinos para el tejido vivo. Tienen muchos de los mismos usos que los rayos X, incluida la terapia contra el cáncer. La radiación gamma de materiales radiactivos se utiliza en la medicina nuclear.

    La distinción entre rayos X y rayos gamma ha cambiado en las últimas décadas. Originalmente, la radiación electromagnética emitida por los tubos de rayos X casi invariablemente tenía una longitud de onda más larga que la radiación (rayos gamma) emitida por los núcleos radiactivos. La literatura más antigua distinguió entre radiación X y gamma sobre la base de la longitud de onda, con radiación más corta que alguna longitud de onda arbitraria, como 10 −11 m, definida como rayos gamma. Sin embargo, con fuentes artificiales ahora capaces de duplicar cualquier radiación electromagnética que se origina en el núcleo, así como energías mucho más altas, las longitudes de onda características de las fuentes de rayos gamma radiactivos frente a otros tipos, ahora se superponen completamente. Así, los rayos gamma ahora suelen distinguirse por su origen: los rayos X son emitidos por definición por electrones fuera del núcleo, mientras que los rayos gamma son emitidos por el núcleo.

    Las excepciones a esta convención ocurren en la astronomía., donde la desintegración gamma se ve en la posluminiscencia de ciertas supernovas, pero otros procesos de alta energía que se sabe que involucran distintos de la desintegración radiactiva todavía se clasifican como fuentes de radiación gamma. Un ejemplo notable son las ráfagas extremadamente poderosas de radiación de alta energía, normalmente denominadas ráfagas de rayos gamma de larga duración., que producen rayos gamma por un mecanismo no compatible con la desintegración radiactiva. Estas ráfagas de rayos gamma, que se cree que se deben al colapso de estrellas llamadas hipernovas, son los eventos más poderosos descubiertos hasta ahora en el cosmos. Los procesos astrofísicos son las únicas fuentes de rayos gamma de muy alta energía (~100 MeV).

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    Mapa del cielo de rayos gamma: Esta es una imagen de todo el cielo en 100 MeV o más rayos gamma tal como lo ve el instrumento EGRET a bordo de la nave espacial CGRO. Los puntos brillantes dentro del plano galáctico son los púlsares (estrellas de neutrones giratorias con fuertes campos magnéticos), mientras que los que están por encima y por debajo del plano se cree que son cuásares (galaxias con agujeros negros supermasivos que acrecientan activamente materia).

    Efectos en la Salud

    Toda la radiación ionizante causa daños similares a nivel celular, pero debido a que los rayos de las partículas alfa y las partículas beta son relativamente no penetrantes, la exposición externa a ellas solo causa daños localizados (por ejemplo, quemaduras por radiación en la piel). Los rayos gamma y los neutrones son más penetrantes, causando daño difuso en todo el cuerpo (por ejemplo, enfermedad por radiación, daño en el ADN celular, muerte celular por ADN dañado, aumento de la incidencia de cáncer) en lugar de quemaduras. La exposición a la radiación externa también debe distinguirse de la exposición interna, debido a sustancias radiactivas ingeridas o inhaladas, las cuales, dependiendo de la naturaleza química de la sustancia, pueden producir daños internos tanto difusos como localizados. Las formas más dañinas biológicas de radiación gamma ocurren a energías entre 3 y 10 MeV.

    Puntos Clave

    • La porción de frecuencia más baja del espectro electromagnético se designa como “radio”, generalmente se considera que tiene longitudes de onda dentro de 1 milímetro a 100 kilómetros o frecuencias dentro de 300 GHz a 3 kHz.
    • Hay una amplia gama de subcategorías contenidas dentro de la radio, incluida la radio AM y FM. Las ondas de radio pueden ser generadas por fuentes naturales como relámpagos o fenómenos astronómicos; o por fuentes artificiales como torres de radio de difusión, teléfonos celulares, satélites y radar.
    • Las ondas de radio AM se utilizan para transportar señales de radio comerciales en el rango de frecuencia de 540 a 1600 kHz. La abreviatura AM significa modulación de amplitud, el método para colocar información sobre estas ondas. Las ondas AM tienen frecuencia constante, pero una amplitud variable.
    • Las ondas de radio FM también se utilizan para la transmisión de radio comercial en el rango de frecuencia de 88 a 108 MHz. FM significa modulación de frecuencia, que produce una onda de amplitud constante pero frecuencia variable.
    • Generalmente se considera que la región de microondas del espectro electromagnético (EM) se superpone con las ondas de radio de frecuencia más alta (longitud de onda más corta).
    • El prefijo “micro-” en “microondas” no pretende sugerir una longitud de onda en el rango micrométrico. Indica que las microondas son “pequeñas” en comparación con las ondas utilizadas en la radiodifusión típica en que tienen longitudes de onda más cortas.
    • La porción de microondas del espectro electromagnético se puede subdividir en tres rangos enumerados a continuación, de frecuencias altas a bajas: frecuencia extremadamente alta (30 a 300 GHz), frecuencia súper alta (3 a 30 GHz) y frecuencia ultra alta (300 MHz a 3 GHz).
    • Las fuentes de microondas incluyen dispositivos artificiales como circuitos, torres de transmisión, radar, máseres y hornos de microondas, así como fuentes naturales como el Sol y el Fondo Cósmico de Microondas.
    • Las microondas también pueden ser producidas por átomos y moléculas. Son, por ejemplo, un componente de la radiación electromagnética generada por agitación térmica. El movimiento térmico de átomos y moléculas en cualquier objeto a una temperatura superior al cero absoluto hace que emitan y absorban radiación.
    • La luz infrarroja incluye la mayor parte de la radiación térmica emitida por objetos cercanos a la temperatura ambiente. La luz infrarroja es emitida o absorbida por las moléculas cuando cambian sus movimientos rotacional-vibracionales.
    • La porción infrarroja del espectro se puede dividir en tres regiones en longitud de onda: infrarrojo lejano, de 300 GHz (1 mm) a 30 THz (10 μm); infrarrojo medio, de 30 a 120 THz (10 a 2.5 μm); e infrarrojo cercano, de 120 a 400 THz (2,500 a 750 nm).
    • La radiación infrarroja se conoce popularmente como “radiación de calor”, pero la luz y las ondas electromagnéticas de cualquier frecuencia calentarán las superficies que las absorben.
    • El concepto de emisividad es importante para comprender las emisiones infrarrojas de los objetos. Esta es una propiedad de una superficie que describe cómo sus emisiones térmicas se desvían del ideal de un cuerpo negro.
    • La radiación infrarroja se puede utilizar para determinar remotamente la temperatura de los objetos (si se conoce la emisividad). Esto se llama termografía, utilizada principalmente en aplicaciones militares e industriales.
    • La luz visible es producida por vibraciones y rotaciones de átomos y moléculas, así como por transiciones electrónicas dentro de átomos y moléculas. Decimos que los átomos y las moléculas se excitan cuando absorben y se relajan cuando emiten a través de transiciones electrónicas.
    • Esta figura muestra la parte visible del espectro, junto con los colores asociados a longitudes de onda puras particulares. La luz roja tiene las frecuencias más bajas y longitudes de onda más largas, mientras que la violeta tiene las frecuencias más altas y las longitudes de onda más cortas.
    • Los colores que pueden ser producidos por la luz visible de una banda estrecha de longitudes de onda se denominan colores espectrales puros. Se pueden delinear aproximadamente en longitud de onda como: violeta (380-450 nm), azul (450-495 nm), verde (495-570 nm), amarillo (570-590 nm), naranja (590-620 nm) y rojo (620 a 750 nm).
    • Las longitudes de onda visibles pasan a través de la ventana óptica, la atmósfera de la Tierra permite que esta región del espectro electromagnético pase a través en gran parte sin atenuar (ver gráfico de opacidad en.
    • La porción del espectro EM utilizada por los organismos fotosintéticos se denomina región fotosintéticamente activa (PAR) y corresponde a radiación solar entre 400 y 700 nm, superponiéndose sustancialmente con el rango de visión humana.
    • La luz ultravioleta recibe su nombre porque el espectro consiste en ondas electromagnéticas con frecuencias superiores a las que los humanos identifican como el color violeta.
    • La mayoría de UV es radiación no ionizante, aunque UV con mayores energías (10-120 nm) es ionizante. Todos los UV pueden tener efectos nocivos sobre la materia biológica (como causar cánceres) con las mayores energías causando el mayor daño.
    • El peligro que representa la radiación UV de menor energía se deriva del poder del fotón ultravioleta para alterar los enlaces químicos en las moléculas, incluso sin tener suficiente energía para ionizar átomos.
    • La radiación UV solar se subdivide comúnmente en tres regiones: UV-A (320—400 nm), UV-B (290—320 nm) y UV-C (220—290 nm), clasificadas de longitudes de onda largas a más cortas (de energías más pequeñas a mayores).
    • La mayoría de los UV-B y todos los UV-C son absorbidos por las moléculas de ozono (O 3) en la atmósfera superior. En consecuencia, el 99% de la radiación UV solar que llega a la superficie de la Tierra es UV-A.
    • Los rayos X tienen longitudes de onda más cortas (mayor energía) que las ondas UV y, generalmente, longitudes de onda más largas (menor energía) que los rayos gamma. A veces los rayos X se llaman radiación Röntgen, después de Wilhelm Röntgen, a quien generalmente se le atribuye como su descubridor.
    • Debido a que los rayos X tienen una energía muy alta se les conoce como radiación ionizante y pueden dañar los tejidos vivos. Una dosis de radiación muy alta en un corto período de tiempo causa enfermedad por radiación, mientras que dosis más bajas pueden dar un mayor riesgo de cáncer inducido por radiación.
    • Dosis más bajas de radiación de rayos X se pueden utilizar de manera muy efectiva en radiografía médica y espectroscopía de rayos X. En el caso de la radiografía médica, los beneficios de usar radiografías para el examen superan con creces el riesgo.
    • Los rayos X se dividen en dos categorías amplias: rayos X duros con energías superiores a 5-10 keV (por debajo de 0.2-0.1 nm de longitud de onda) y rayos X suaves con energías de 100 eV — 5 keV (longitud de onda de 10 — 0.1 nm). Las radiografías duras son más útiles para la radiografía porque pasan a través del tejido.
    • La distinción entre rayos X y rayos gamma es algo arbitraria y existe una superposición sustancial en el límite de alta energía. Sin embargo, en general se distinguen por su fuente, con rayos gamma originados del núcleo y rayos X de los electrones en el átomo.
    • Los rayos gamma son la radiación EM de mayor energía y normalmente tienen energías superiores a 100 keV, frecuencias mayores a 10 19 Hz y longitudes de onda menores a 10 picometros.
    • Los rayos gamma de la desintegración radiactiva se definen como rayos gamma sin importar cuál sea su energía, por lo que no hay límite inferior a la energía gamma derivada de la desintegración radiactiva. La desintegración gamma comúnmente produce energías de unos pocos cientos de keV, y casi siempre menos de 10 MeV.
    • Los rayos gamma tienen características idénticas a los rayos X de la misma frecuencia, difieren solo en su origen. Los rayos gamma suelen distinguirse por su origen: los rayos X son emitidos por definición por electrones fuera del núcleo, mientras que los rayos gamma son emitidos por el núcleo.
    • Las fuentes naturales de rayos gamma incluyen la desintegración gamma de radioisótopos naturales como el potasio-40, y también como radiación secundaria de interacciones atmosféricas con partículas de rayos cósmicos. Los procesos astrofísicos exóticos también producirán rayos gamma.
    • Los rayos gamma son radiación ionizante y, por lo tanto, son biológicamente peligrosos. Las formas más dañinas biológicas de radiación gamma ocurren a energías entre 3 y 10 MeV.

    Términos Clave

    • Ondas de radio AM: Ondas utilizadas para transportar señales de radio comerciales entre 540 y 1600 kHz. La información es transportada por variación de amplitud, mientras que la frecuencia permanece constante.
    • Ondas de radio FM: Ondas utilizadas para transportar señales de radio comerciales entre 88 y 108 MHz. La información es transportada por modulación de frecuencia, mientras que la amplitud de la señal permanece constante.
    • ondas de radio: Designa una porción del espectro electromagnético que tiene frecuencias que van de 300 GHz a 3 kHz, o equivalentemente, longitudes de onda de 1 milímetro a 100 kilómetros.
    • Radiación de terahercios: Ondas electromagnéticas con frecuencias alrededor de un terahercio.
    • agitación térmica: El movimiento térmico de átomos y moléculas en cualquier objeto a una temperatura superior a cero absoluto, provocando que emitan y absorban radiación.
    • radar: Un método para detectar objetos distantes y determinar su posición, velocidad u otras características mediante el análisis de ondas de radio enviadas (generalmente microondas) reflejadas desde sus superficies.
    • emisividad: La propensión a la emisión de energía de una superficie, generalmente medida a una longitud de onda específica.
    • termografía: Cualquiera de varias técnicas para la medición remota de las variaciones de temperatura de un cuerpo, especialmente mediante la creación de imágenes producidas por radiación infrarroja.
    • radiación térmica: La radiación electromagnética emitida desde un cuerpo como consecuencia de su temperatura; aumentar la temperatura del cuerpo aumenta la cantidad de radiación producida, y la desplaza a longitudes de onda más cortas (frecuencias más altas) de una manera explicada únicamente por la mecánica cuántica.
    • color espectral: un color que es evocado por una sola longitud de onda de luz en el espectro visible, o por una banda relativamente estrecha de longitudes de onda. Cada longitud de onda de la luz se percibe como un color espectral, en un espectro continuo; los colores de longitudes de onda suficientemente cercanas son indistinguibles.
    • ventana óptica: la porción óptica del espectro electromagnético que pasa a través de la atmósfera hasta el suelo. La ventana va desde alrededor de 300 nanómetros (ultravioleta-C) en el extremo corto hasta el rango que el ojo puede usar, aproximadamente 400-700 nm y continúa hacia arriba a través del infrarrojo visual hasta alrededor de 1100 nm, que es infrarrojo térmico.
    • luz visible: la parte del espectro electromagnético, entre infrarrojo y ultravioleta, que es visible para el ojo humano
    • capa de ozono: Región de la estratosfera, entre 15 y 30 kilómetros de altitud, que contiene una concentración relativamente alta de ozono; absorbe la mayor parte de la radiación ultravioleta solar.
    • radiación ionizante: radiación de alta energía que es capaz de causar ionización en sustancias a través de las cuales pasa; también incluye partículas de alta energía
    • radiación no ionizante: Radiación que no causa ionización atmosférica; radiación eléctricamente neutra.
    • Espectroscopia de rayos X: El uso de un espectrómetro de rayos X para el análisis químico.
    • Cristalografía de rayos X: Técnica en la que los patrones formados por la difracción de rayos X al pasar a través de una sustancia cristalina producen información sobre la estructura reticular del cristal y la estructura molecular de la sustancia.
    • radiografía: Una imagen, a menudo un negativo fotográfico, producida por radiación distinta a la luz normal; especialmente una fotografía de rayos X.
    • rayos gamma: Una radiación electromagnética de muy alta frecuencia (y por lo tanto de muy alta energía) emitida como consecuencia de la radiactividad.
    • desintegración gamma: Una reacción nuclear con la emisión de un rayo gamma.

    LICENCIAS Y ATRIBUCIONES

    CONTENIDO CON LICENCIA CC, COMPARTIDO PREVIAMENTE

    CC CONTENIDO LICENCIADO, ATRIBUCIÓN ESPECÍFICA

    23.1: El espectro electromagnético is shared under a not declared license and was authored, remixed, and/or curated by LibreTexts.