La Radiación Electromagnética… ¡Lo Que No Sabias De La Luz!

Es un tipo de campo electromagnético variable la radiación electromagnética, quiere decir que es una combinación de campos magnéticos y eléctricos que oscilan, propagándose a través del espacio mientras transportan energía de un lugar a otro. Puede manifestarse de diversas maneras la radiación electromagnética como: luz visible, rayos gama y rayos x. la radiación electromagnética se puede propagar en el vacío a diferencia de ondas como el sonido que necesita un medio para propagarse.

La Radiación Electromagnética.

La radiación electromagnética son prácticamente ondas electromagnéticas las cuales son generadas por fuentes del campo electromagnético que se propagan a la velocidad de la luz. Son compatibles la generación y propagación de tales ondas con el modelos de ecuaciones matemáticas descrito en las ecuaciones de Maxwell. Se pensaba en el siglo XIX que existía una sustancia no detectable, denominada Éter, que abarcaba el vacío y funcionaba como medio de propagación de las ondas electromagnéticas. Se denomina Electrodinámica el estudio teórico de la radiación electromagnética el cual a su vez es un subcampo del electromagnetismo.

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El Espectro Electromagnético.

Dada la longitud de onda, recibe diferentes nombres la radiación electromagnética, variando desde las ondas de radios que tienen del orden de kilómetros la longitud de onda, hasta los poderosos rayos gamma con longitudes de ondas de pacómetros, el espectro visible se encuentra en el rango de las décimas, se denomina espectro electromagnético el rango completo de longitudes de ondas. El espectro visible es tan solo un pequeño intervalo que va desde la longitud de onda que corresponde al color violeta cuya aproximación es 400 nanómetros hasta la correspondiente al color rojo que son en un aproximado 700 nanómetros.

Mediante un convenio internacional de frecuencias en telecomunicaciones se clasifican las ondas, esto en función del empleo al que están destinadas. Se debe considerar además un tipo especial de ondas llamado microondas, que se ubica su rango de frecuencias desde 1 GHz, hasta 300 GHz, esto quiere decir que sus longitudes de ondas de entre 30 centímetros a 1 milímetro, son capases de atravesar la ionosfera de la tierra, lo cual permite la comunicación satelital.

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Teoría de la Radiación Electromagnética.

La mecánica cuántica y el electromagnetismo clásico dan descripciones diferentes acerca de la radiación electromagnética. La radiación es un campo oscilante en el electromagnetismo clásico que desde la fuente emisora se propaga, mientras que la radiación es interpretada en la mecánica cuántica en términos de partículas llamadas fotones y emitidas por una fuente. Son complementarias sin embargo estas dos descripciones, aunque son no son cualitativamente diferentes  para situaciones microscópicas.

Las Ecuaciones de Maxwell.

Asoció James Clerk Maxwell varias ecuaciones denominadas actualmente como “Ecuaciones de Maxwell”, una de ellas es la que afirma que genera un campo magnético un campo eléctrico variable en el tiempo, y recíprocamente, genera un campo eléctrico la variación temporal del campo magnético. Se puede probar que tal inducción mutua hace que admita una solución las ecuaciones de Maxwell  en forma de ondas que desde una fuente se propaga. Es esta solución teórica la que llevó a postular que existirán radiación electromagnética y ondas electromagnéticas, en incluso a afirmar es la propia luz una onda electromagnética.

La radiación electromagnética se puede visualizar como dos campos que mutuamente se generan, por lo que no tienden a necesitar ningún tipo de medio material para propagarse. También predicen la velocidad de propagación en el vacío las ecuaciones de Maxwell, representándose mediante la letra “c”, Velocidad de la Luz la cual tiene un valor de 299.792.458 metros por segundo y cuya dirección de propagación perpendicular al campo magnético y eléctrico, que son perpendiculares entre sí a su vez.

Dualidad Onda-Partícula.

Es un fenómeno cuántico comprobado empíricamente, por el cual pueden exhibir comportamientos típicos de ondas muchas partículas en unos experimentos mientas salen como corpúsculos compactos localizados en otros experimentos. Es típico de los objetos mecanocuánticos el comportamiento dual, donde pueden presentar interacciones muy localizadas algunas partículas y exhiben el fenómeno de la interferencia como ondas que son.

Hay diferencias claras entre ondas y partículas, esto según la física clásica. Las partículas tiene una posición definida en el espacio y también tienen masa, mientras que una onda se extiende en el espacio y se caracteriza por tener una velocidad definida además la masa es nula.

Se considera actualmente que es un concepto de mecánica cuántica la dualidad onda-partícula, en el cual no existen diferencias basicas entre ondas y partículas. Según Stephen Hawking, pueden las partículas comportarse como ondas y las ondas pueden comportarse como partículas. Este hecho es experimentalmente comprobado en múltiples ocasiones.  Introducido por el físico francés Louis-Victor de Broglie, a comienzos del siglo XX.

En la tesis doctoral de De Broglie se inspiró sobre experimentos sobre la difracción de los electrones, proponiendo la existencia de ondas de la materia, queriendo decir que tiene una onda asociada a ella toda la materia. Fundada en la analogía con que tenía una partícula asociada la radiación esta idea revolucionaria. Propiedad que entonces demostrada no despertó el interés que ameritaba, incluso a la exactitud del planteamiento ya que no tenía la evidencia que se produjera. No obstante Albert Einstein reconoce su importancia haciendo que cinco años después De Broglie recibiese el Nobel en Física.

Luz Visible y Radiación.

Está formada por radiación electromagnética la luz visible, en la cual las longitudes de ondas se encuentran comprendidas entre 400 y 700 nanómetros. Es producida la luz en la corteza atómica de los átomos, cuando por diversos motivos un átomo recibe energía en que algunos de sus electrones pueden pasar a capas electrónicas de mayor energía.

 Son inestables los electrones en capas altas de energía mayor si hay niveles inferiores desocupados, por lo que usualmente caen hacia estos, aunque al decaer a niveles inferiores requiere la emisión de fotones la conservación de la energía, cuyas frecuencias tienden a caer en los rangos asociados a la luz visible. Es exactamente lo que sucede en fenómenos de emisión primaria como la llama del fuego, un incandescente filamento de una lámpara o la misma luz que proviene del sol. Secundariamente puede ser reflejada la luz procedente de emisiones primarias, también absorbida y refractada, es esa la razón por la cual objetos que no son fuentes de emisión primarias pueden ser visibles.

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Inserción de la Radiación Electromagnética.

Pueden no atravesar medios conductores las ondas electromagnéticas, en función a la frecuencia. Es esta la razón por el cual los teléfonos móviles dentro de una caja de metal se quedan sin cobertura y los transistores de radios no sirven bajo el mar. No obstante como la energía no se crea ni se destruye, cuando choca una onda electromagnética con un conductor pueden suceder dos cosas. Se transforma en calor o se reflejan como en un espejo.

El Calor Radiado.

Cuando algún metal u otras sustancias se someten a fuentes de temperaturas estas suelen calentarse llegando a emitir luz visible. Este fenómeno se denomina para un metal: calentar al rojo vivo, ya que la luz emitida es inicialmente rojiza-anaranjada, si se eleva la temperatura es más blanca-amarillenta. Cabe destacar que antes que la luz que emiten los metales y también otras sustancias sobrecalentadas sea visible estos cuerpos en forma de radiación infrarroja irradian calor, el cual es un tipo de radiación electromagnética que para el ojo humano no es visible directamente.

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