El Espectro Electromagnético

ONDAS ELECTROMAGNETICAS • Se componen de un campo eléctrico y un campo magnético, ambos variando en el tiempo • Su energía aumenta con la frecuencia • Se distinguen ondas ionizantes y no ionizantes • La potencia disminuye con el cuadrado de la distancia

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ONDAS ELECTROMAGNETICAS • Definición: Una onda electromagnética es la perturbación simultánea de los campos eléctricos y magnéticos existentes en una misma región • James C. Maxwell fue quien descubrió las ondas electromagnéticas. • Las ondas originadas por los campos eléctricos y magnéticos son vibraciones accionadas en planos perpendiculares entre sí.

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JAMES CLERK MAXWELL

Físico escocés conocido principalmente por haber desarrollado la teoría electromagnética clásica

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ONDAS ELECTROMAGNETICAS • Una onda electromagnética es la forma de propagación de la radiación electromagnética a través del espacio, y sus aspectos teóricos están relacionados con las ecuaciones de Maxwell. • A diferencia de las ondas mecánicas, las ondas electromagnéticas no necesitan de un medio material para propagarse.

Características de las Ondas Electromagnéticas

• Presenta 4 características importantes – Se propagan el línea recta. – No pueden ser desviadas por campos magnéticos. – Se transmiten en el vació. – Pueden sufrir reflexiones y disfracciones.

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PARAMETROS DE LAS ONDAS Todas las ondas independientemente de su naturaleza, tienen elementos que las caracterizan:

• La amplitud • Velocidad de propagación • Longitud de onda • Periodo • Frecuencia

La Amplitud (A) • Es el valor de la máxima perturbación que alcanza un elemento respecto de su posición de equilibrio. • Aquellos lugares donde la perturbación es máxima se denominan crestas o valles, y donde es mínima se denominan nodos.

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La Amplitud (A)

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Velocidad de propagación • Es el espacio recorrido por la onda en la unidad de tiempo. • En las ondas mecánicas y particularmente en los sonidos, la velocidad de propagación varia en función al medio que las sustente. • Para las ondas electromagnéticas la velocidad de propagación en el vació se considera constante y se representa por “c” (c= 300,000m/s)

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Velocidad de propagación

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Longitud de onda (λ) • La longitud de una onda es la distancia entre dos crestas consecutivas, en otras palabras describe lo larga que es la onda • La distancia existente entre dos crestas o valles consecutivos es lo que llamamos longitud de onda. • Las ondas de agua en el océano, las ondas de aire, y las ondas de radiación electromagnética tienen longitudes de onda.

Longitud de onda (λ)

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Longitud de onda (λ) En la luz visible el color violeta tiene la menor longitud de onda mientras que el color rojo presenta la mayor longitud de onda

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Longitud de onda (λ)

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Longitud de onda (λ) Las ondas electromagnéticas con longitud de onda corta son altamente energéticas

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Periodo (T) • Es el tiempo que tarda la onda en recorrer todas sus fases, es decir, el tiempo que transcurre entre dos valles o dos crestas consecutivas

T=

λ c

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Frecuencia (v) • Frecuencia es una medida para indicar el número de repeticiones de cualquier fenómeno o suceso periódico en la unidad de tiempo. • La frecuencia tiene relación inversa con la longitud de onda, a mayor frecuencia menor longitud de onda •La unidad de medida de la frecuencia es el hertz (Hz). •Un hertz es igual a un ciclo por segundo.

v=

c

λ

(c= 300,000m/s)

Frecuencia (v)

Ejemplos de ondas de luz de distintas frecuencias; se observa la relación inversa con la longitud de onda.

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Espectro electromagnético • Conjunto de ondas electromagnéticas que se encuentran ordenados de acuerdo a su longitud de onda (λ) y frecuencias • Si bien todas las ondas electromagnéticas son iguales por su naturaleza, los efectos que ocasionan no son siempre iguales, razón por la cual a cada grupo de ondas electromagnéticas que dan lugar a efectos similares se les ha asignado un nombre.

Espectro electromagnético • El intervalo de frecuencias se extiende desde 10 a 1024 Hz y las longitudes de onda varia de 107 y 10-14 m respectivamente

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Espectro electromagnético • El intervalo de frecuencias se extiende desde 10 a 1024 Hz y las longitudes de onda varia de 107 y 10-14 m respectivamente

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Espectro electromagnético Ondas de Radiofrecuencia Microondas Rayos Infrarrojos Luz Visible Rayos Ultravioletas Rayos X Rayos Gamma

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Ondas de Radiofrecuencia • Incluye las ondas de radio AM, FM y las ondas de televisión • Las ondas de radio AM tienen longitudes de onda entre 200 y 600 m. • Las ondas de FM y Tv tienen las mismas características que las de radio AM, pero sus frecuencias son más altas (longitud de onda corta)

Ondas de Radiofrecuencia

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Microondas • Son ondas electromagnéticas de frecuencias más altas que las de radio y TV • Se producen en un generador (G) de pulsos eléctricos que en combinación con una antena parabólica se transforma en onda electromagnética. Su uso se hace imprescindibles en las señales de televisión y transmisiones telefónicas. • Un horno de microondas funciona mediante la generación de ondas electromagnéticas en la frecuencia de las microondas,

Microondas

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Rayos Infrarrojos • La radiación infrarroja se asocia generalmente con el calor. Estas son producidas por cuerpos que generen calor, aunque a veces pueden ser generadas por algunos diodos emisores de luz y algunos láseres. • TIENEN MULTIPLES USOS: – – – – –

Algunos sistemas especiales de comunicaciones Para guías en armas Para descubrir cuerpos móviles en la oscuridad. Controles remotos de los televisores Conexiones de área local LAN por medio de dispositivos con infrarrojos – Obtención de tomas fotográficas con efectos nocturnos en pleno día; así también fotografías en plena oscuridad sin necesidad de emplear el “FLASH”

Rayos Infrarrojos

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Luz Visible • Son ondas luminosas capaces de estimular el ojo humano; los demás rayos no pueden ser percibidos por la visión humana. • Tiene una longitud de onda en el intervalo de 400 a 800 nanometros. • Las ondas de luz pueden modularse y transmitirse a través de fibras ópticas, lo cual representa una ventaja pues con su alta frecuencia es capaz de llevar más información.

Luz Visible COLOR

Longitud de Onda

Violeta

380–450 nm

Azul

450–495 nm

Verde

495–570 nm

Amarillo

570–590 nm

Naranja

590–620 nm

Rojo

620–750 nm

Rayos ultravioletas • Su nombre deriva de su posición en el espectro electromagnético respecto al color violeta de la luz visible ( entre los 400 nm y los 15 nm). • Su fuente natural es el Sol, pero se pueden producir por medio de lámparas de vapor de mercurio. • Pueden producir bronceamiento y provocar posibles quemaduras hasta generar cáncer en el tejido humano. • Una de las aplicaciones de los rayos ultravioleta es como forma de esterilización

Rayos ultravioletas

Fototerapia

Imágenes tomadas de: http://www.cientec.or.cr/ciencias/radiaciones.html, http://www.walgreens.com/library/spanish_contents.jsp?doctype=6&docid=17092

Rayos X • Radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos y de impresionar las películas fotográficas. • La longitud de onda está entre 10 a 0,1 nanómetros • Se producen cuando se dirige una corriente de electrones emitida de un cátodo, acelerado por una diferencia de potencial muy alta hacia el ánodo. • Usos: – Diagnóstico radiográfico. – Radioterapia. – Fotocopiado xerox, etc.

Rayos X Radiografías Médicas

Radioterapia Imágenes tomadas de: http://www.lavozdigital.es/cadiz/prensa/noticias/200711/06/fotos/011D1CA-CAD-P1_1.jpg, http://www.fisterra.com/Salud/3proceDT/images/210_rayosX300.jpg y http://patoral.umayor.cl/sinuost/DSCN6635.jpg

Rayos Gamma • Es un tipo de radiación electromagnética producida por elementos radioactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. • Por ejm, la explosión de una bomba atómica produce una emisión formidable de estos rayos. • Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa o beta.

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