Espectro electromagnético para niños
En física, el espectro electromagnético es el conjunto de todas las ondas electromagnéticas. Imagina que es como una gran familia de ondas que viajan por el espacio. Estas ondas son diferentes entre sí, pero todas se mueven a la velocidad de la luz.
Cuando hablamos del espectro electromagnético de un objeto, nos referimos a la radiación electromagnética que ese objeto emite o absorbe. Cada sustancia tiene su propio "espectro", como si fuera una huella dactilar única. Esto nos ayuda a identificar de qué está hecha una sustancia. Para ver y medir estas ondas, usamos herramientas especiales llamadas espectroscopios. Estos aparatos nos permiten conocer la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.
El espectro electromagnético es enorme. Va desde ondas muy cortas, como los rayos gamma y los rayos X, hasta ondas muy largas, como las ondas de radio. En medio encontramos la radiación ultravioleta, la luz visible (la que podemos ver) y la radiación infrarroja. Aunque es un concepto infinito y continuo, se cree que su límite máximo podría ser el tamaño del Universo observable.
Contenido
- La Energía de las Ondas Electromagnéticas
- Tipos de Ondas en el Espectro
- El Efecto Doppler: Ondas en Movimiento
- Véase también
La Energía de las Ondas Electromagnéticas
El espectro electromagnético abarca una gran variedad de longitudes de onda. Algunas ondas tienen frecuencias muy bajas, como 30 Hz, que son importantes para estudiar ciertas nebulosas. Otras tienen frecuencias extremadamente altas, como 2,9×1027 Hz, que provienen de fuentes en el espacio.
La energía de una onda electromagnética está relacionada con su longitud de onda y su frecuencia. Se usan estas fórmulas para entenderlas: 
Donde 
es la velocidad de la luz y 
es la constante de Planck.
Esto significa que las ondas con una frecuencia alta tienen una longitud de onda corta y mucha energía. Por el contrario, las ondas de baja frecuencia tienen longitudes de onda largas y poca energía.
Generalmente, las ondas electromagnéticas se clasifican según su longitud de onda en: ondas de radio, microondas, infrarrojos, luz visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. El comportamiento de estas ondas depende de su longitud de onda y de la cantidad de energía que llevan.
La espectroscopia es una técnica que puede detectar una parte mucho más grande del espectro electromagnético que solo la luz visible. Un espectrómetro de laboratorio puede detectar longitudes de onda desde 2 hasta 2500 nm.
Tipos de Ondas en el Espectro
Para facilitar su estudio, el espectro electromagnético se divide en secciones o bandas. Sin embargo, esta división no es exacta, ya que algunas frecuencias pueden tener varios usos y, por lo tanto, pueden estar en diferentes rangos.
| Región | Longitud de onda (m) | Frecuencia (Hz) | Energía (J) |
|---|---|---|---|
| Rayos gamma | < 10x10−12m | > 30,0x1018Hz | > 20·10−15 J |
| Rayos X | < 10x10−9m | > 30,0x1015Hz | > 20·10−18 J |
| Ultravioleta extremo | < 200x10−9m | > 1,5x1015Hz | > 993·10−21 J |
| Ultravioleta cercano | < 380x10−9m | > 7,89x1014Hz | > 523·10−21 J |
| Espectro Visible | < 700x10−9m | > 384x1012Hz | > 255·10−21 J |
| Infrarrojo cercano | < 2,5x10−6m | > 120x1012Hz | > 79·10−21 J |
| Infrarrojo medio | < 50x10−6m | > 6,00x1012Hz | > 4·10−21 J |
| Infrarrojo lejano/submilimétrico | < 1x10−3m | > 300x109Hz | > 200·10−24 J |
| Microondas | < 10−2m | > 3x108Hz | > 2·10−24 J |
| Ultra Alta Frecuencia-Radio | < 1 m | > 300x106Hz | > 19.8·10−26 J |
| Muy Alta Frecuencia-Radio | < 10 m | > 30x106Hz | > 19.8·10−28 J |
| Onda Corta - Radio | < 180 m | > 1,7x106Hz | > 11.22·10−28 J |
| Onda Media - Radio | < 650 m | > 650x103Hz | > 42.9·10−29 J |
| Onda Larga - Radio | < 10x103m | > 30x103Hz | > 19.8·10−30 J |
| Muy Baja Frecuencia - Radio | > 10x103m | < 30x103Hz | < 19.8·10−30 J |
Ondas de Radio: Comunicación a Distancia
Las ondas de radio son las de mayor longitud de onda. Se usan mucho en las comunicaciones.
Bandas de Radiofrecuencia: De ELF a THF
En las comunicaciones por radio, los rangos de frecuencia se abrevian con siglas en inglés:
- Frecuencias extremadamente bajas (ELF): De 3 a 30 Hz. Son como los sonidos más graves que el oído humano puede percibir, aunque estas son ondas electromagnéticas, no sonoras.
- Frecuencias superbajas (SLF): De 30 a 300 Hz. Equivalen a los sonidos graves que escuchamos.
- Frecuencias ultrabajas (ULF): De 300 a 3000 Hz (3 kHz). Son similares a las frecuencias de la voz humana.
- Frecuencias muy bajas (VLF): De 3 kHz a 30 kHz. Se usan en comunicaciones de gobiernos y militares.
- Frecuencias bajas (LF): De 30 kHz a 300 kHz. Se usan en navegación aérea y marina.
- Frecuencias medias (MF): De 300 kHz a 3000 kHz (3 MHz). Aquí están las ondas de radio AM (530 kHz a 1605 kHz).
- Frecuencias altas (HF): De 3 MHz a 30 MHz. También se les llama "onda corta". Se usan en radiodifusión, comunicaciones militares y de radioaficionados.
- Frecuencias muy altas (VHF): De 30 MHz a 300 MHz. Son populares para radio móvil, comunicaciones marinas y aéreas, radio FM (88 MHz a 108 MHz) y canales de televisión.
- Frecuencias ultraaltas (UHF): De 300 MHz a 3000 MHz (3 GHz). Incluyen canales de televisión UHF y se usan en telefonía celular y comunicaciones militares.
- Frecuencias superaltas (SHF): Entre 3 GHz y 30 GHz. Se usan mucho para comunicaciones por satélite y enlaces de radio terrestres. También en radares.
- Frecuencias extremadamente altas (EHF): De 30 GHz a 300 GHz. Los equipos para estas señales son más complejos y costosos. Se usan en redes 5G de alta velocidad y el internet de las cosas.
- Frecuencias tremendamente altas (THF): De 300 GHz en adelante. Son experimentales y podrían usarse para telecomunicaciones de corta distancia.
Microondas: Calentando y Conectando
Las microondas son un tipo de onda electromagnética que, según la fuente, abarcan frecuencias entre 300 MHz y 300 GHz. Se usan en muchos sistemas, como dispositivos de transmisión de datos, radares y los hornos microondas que calientan nuestra comida.
Radiación Infrarroja: El Calor Invisible
Las ondas infrarrojas tienen una longitud de onda entre 0,7 y 1000 micrómetros. Se asocian con el calor y son producidas por cuerpos que generan calor. También pueden ser generadas por algunos diodos emisores de luz y láseres.
Se usan en sistemas de comunicación especiales, como los mandos a distancia de los televisores. En astronomía, se usan para detectar estrellas y otros cuerpos celestes, y en seguridad para detectar cuerpos en movimiento en la oscuridad.
Luz Visible: Lo que Nuestros Ojos Ven
 |
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|---|---|
| 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 |
Por encima de las ondas infrarrojas está la luz, que es un tipo especial de radiación electromagnética con una longitud de onda entre 0,4 y 0,8 micrómetros. Esta es la parte del espectro que nuestros ojos pueden ver. El Sol emite la mayor parte de su radiación en este rango.
La luz que vemos es solo una pequeña parte del espectro electromagnético. Cuando la luz visible se refleja en un objeto y llega a nuestros ojos, nuestro cerebro la procesa y nos permite ver los colores y las formas. Un arco iris es un ejemplo natural de cómo se separan los colores de la luz visible. La luz también se usa en comunicaciones, por ejemplo, a través de fibras ópticas.
Luz Ultravioleta: Más Allá del Violeta
La luz ultravioleta (UV) abarca el intervalo de 4 a 400 nm. El Sol es una fuente importante de rayos UV. La exposición prolongada a estos rayos puede causar problemas en la piel. Este tipo de onda no se usa en telecomunicaciones, sino principalmente en el campo de la medicina.
Rayos X: Viendo a Través de las Cosas
Los rayos X son una radiación electromagnética invisible que puede atravesar cuerpos opacos. Su longitud de onda está entre 10 y 0,01 nanómetros. Se usan comúnmente en fotografías médicas para ver el interior del cuerpo.
Rayos Gamma: Las Ondas Más Poderosas
La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética que se produce por elementos radiactivos o procesos muy energéticos, como la aniquilación de partículas. También se producen en fenómenos astrofísicos muy violentos.
Debido a su alta energía, los rayos gamma pueden penetrar la materia más profundamente que otras radiaciones. Se usan para esterilizar equipos médicos y alimentos, ya que pueden dañar el núcleo de las células.
El Efecto Doppler: Ondas en Movimiento
Cuando analizamos la luz de una estrella o galaxia, a veces vemos que sus colores se desplazan hacia el rojo o hacia el azul del espectro visible. Esto se debe al efecto Doppler, nombrado así por el físico Christian Andreas Doppler. Este efecto describe el cambio aparente en la frecuencia de una onda cuando la fuente que la emite se mueve con respecto al observador.
Si un objeto se aleja de nosotros, su luz se desplaza hacia longitudes de onda más largas, es decir, hacia el rojo. Si el objeto se acerca, su luz se desplaza hacia longitudes de onda más cortas, es decir, hacia el azul. Este cambio es muy pequeño para el ojo humano, pero se puede medir con instrumentos como los espectrómetros.
El efecto Doppler ha sido clave para entender que el universo se está expandiendo, ya que la mayoría de las galaxias muestran un corrimiento al rojo. El corrimiento al azul, como el que se observa en la galaxia de Andrómeda, indica que un objeto se está acercando.
Véase también
