Espectro electromagnético
Diagrama del espectro electromagnético, mostrando el tipo,
longitud de onda con ejemplos, frecuencia y temperatura de emisión de
cuerpo negro.
Se denomina
espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las
ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina
espectro electromagnético o simplemente
espectro a la
radiación electromagnética que emite (
espectro de emisión) o absorbe (
espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una
huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante
espectroscopios que, además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre éste, como la
longitud de onda, la
frecuencia y la intensidad de la radiación.
El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los
rayos gamma y los
rayos X, pasando por la
luz ultravioleta, la
luz visible y los
rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las
ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda más pequeña posible es la
longitud de Planck mientras que el límite máximo sería el
tamaño del Universo (véase
Cosmología física) aunque formalmente el espectro electromagnético es
infinito y continuo.
Rango energético del espectro
El espectro electromagnético cubre
longitudes de onda muy variadas. Existen
frecuencias de 30
Hz y menores que son relevantes en el estudio de ciertas
nebulosas.
[1] Por otro lado se conocen frecuencias cercanas a 2,9×10
27 Hz, que han sido detectadas provenientes de fuentes astrofísicas.
[2]
La energía electromagnética en una particular
longitud de onda λ (en el
vacío) tiene una frecuencia
f asociada y una energía de
fotón E. Por tanto, el espectro electromagnético puede ser expresado igualmente en cualquiera de esos términos. Se relacionan en las siguientes ecuaciones:

, o lo que es lo mismo

, o lo que es lo mismo

Donde

(
velocidad de la luz) y

es la
constante de Planck,

.
Por lo tanto, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y mucha energía mientras que las ondas de baja frecuencia tienen grandes longitudes de onda y poca energía.
Por lo general, las radiaciones electromagnéticas se clasifican en base a su longitud de onda en
ondas de radio,
microondas,
infrarrojos, visible –que percibimos como
luz visible–
ultravioleta,
rayos X y
rayos gamma.
El comportamiento de las radiaciones electromagnéticas depende de su longitud de onda. Cuando la radiación electromagnética interactúa con átomos y moléculas puntuales, su comportamiento también depende de la cantidad de energía por quantum que lleve. Al igual que las ondas de
sonido, la radiación electromagnética puede dividirse en
octavas.
[3]
La
espectroscopía puede detectar una región mucho más amplia del espectro electromagnético que el rango visible de 400 nm a 700 nm. Un
espectrómetro de laboratorio común y corriente detecta longitudes de onda de 2 a 2500
nm.
Bandas del espectro electromagnético
Para su estudio, el espectro electromagnético se divide en segmentos o
bandas, aunque esta división es inexacta. Existen ondas que tienen una frecuencia, pero varios usos, por lo que algunas frecuencias pueden quedar en ocasiones incluidas en dos rangos.
Radiofrecuencia
En radiocomunicaciones, los rangos se abrevian con sus siglas en inglés. Los rangos son:
- Frecuencias extremadamente bajas: Llamadas ELF (Extremely Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de 3 a 30 Hz. Este rango es equivalente a aquellas frecuencias del sonido en la parte más baja (grave) del intervalo de percepción del oído humano. Cabe destacar aquí que el oído humano percibe ondas sonoras, no electromagnéticas, sin embargo se establece la analogía para poder hacer una mejor comparación.
- Frecuencias super bajas: SLF (Super Low Frequencies), son aquellas que se encuentran en el intervalo de 30 a 300 Hz. En este rango se incluyen las ondas electromagnéticas de frecuencia equivalente a los sonidos graves que percibe el oído humano típico.
- Frecuencias ultra bajas: ULF (Ultra Low Frequencies), son aquellas en el intervalo de 300 a 3000 Hz. Este es el intervalo equivalente a la frecuencia sonora normal para la mayor parte de la voz humana.
- Frecuencias muy bajas: VLF, Very Low Frequencies. Se pueden incluir aquí las frecuencias de 3 a 30 kHz. El intervalo de VLF es usado típicamente en comunicaciones gubernamentales y militares.
- Frecuencias bajas: LF, (Low Frequencies), son aquellas en el intervalo de 30 a 300 kHz. Los principales servicios de comunicaciones que trabajan en este rango están la navegación aeronáutica y marina.
- Frecuencias medias: MF, Medium Frequencies, están en el intervalo de 300 a 3000 kHz. Las ondas más importantes en este rango son las de radiodifusión de AM (530 a 1605 kHz).
- Frecuencias altas: HF, High Frequencies, son aquellas contenidas en el rango de 3 a 30 MHz. A estas se les conoce también como "onda corta". Es en este intervalo que se tiene una amplia gama de tipos de radiocomunicaciones como radiodifusión, comunicaciones gubernamentales y militares. Las comunicaciones en banda de radioaficionados y banda civil también ocurren en esta parte del espectro.
- Frecuencias muy altas: VHF, Very High Frequencies, van de 30 a 300 MHz. Es un rango popular usado para muchos servicios, como la radio móvil, comunicaciones marinas y aeronáuticas, transmisión de radio en FM (88 a 108 MHz) y los canales de televisión del 2 al 12 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)]. También hay varias bandas de radioaficionados en este rango.
- Frecuencias ultra altas: UHF, Ultra High Frequencies, abarcan de 300 a 3000 MHz, incluye los canales de televisión de UHF, es decir, del 21 al 69 [según norma CCIR (Estándar B+G Europa)] y se usan también en servicios móviles de comunicación en tierra, en servicios de telefonía celular y en comunicaciones militares.
- Frecuencias super altas: SHF, Super High Frequencies, son aquellas entre 3 y 30 GHz y son ampliamente utilizadas para comunicaciones vía satélite y radioenlaces terrestres. Además, pretenden utilizarse en comunicaciones de alta tasa de transmisión de datos a muy corto alcance mediante UWB. También son utilizadas con fines militares, por ejemplo en radares basados en UWB.
- Frecuencias extremadamente altas: EHF, Extrematedly High Frequencies, se extienden de 30 a 300 GHz. Los equipos usados para transmitir y recibir estas señales son más complejos y costosos, por lo que no están muy difundidos aún.
Existen otras formas de clasificar las ondas de radiofrecuencia.
Microondas
Cabe destacar que las frecuencias entre 1 GHz y 300 GHz, son llamadas
microondas. Estas frecuencias abarcan parte del rango de UHF y todo el rango de SHF y EHF. Estas ondas se utilizan en numerosos sistemas, como múltiples dispositivos de transmisión de datos, radares y hornos microondas.
Bandas de frecuencia de microondas
Banda | P | L | S | C | X | Ku | K | Ka | Q | U | V | E | W | F | D |
Inicio (GHZ) | 0,2 | 1 | 2 | 4 | 8 | 12 | 18 | 26,5 | 30 | 40 | 50 | 60 | 75 | 90 | 110 |
Final (GHZ) | 1 | 2 | 4 | 8 | 12 | 18 | 26,5 | 40 | 50 | 60 | 75 | 90 | 110 | 140 | 170 |
[editar] Infrarrojo
Las ondas infrarrojas están en el rango de 0,7 a 100 micrómetros. La radiación infrarroja se asocia generalmente con el
calor. Éstas son producidas por cuerpos que generan calor, aunque a veces pueden ser generadas por algunos
diodos emisores de luz y algunos
láseres.
Las señales son usadas para algunos sistemas especiales de comunicaciones, como en
astronomía para detectar
estrellas y otros cuerpos y para guías en
armas, en los que se usan detectores de calor para descubrir cuerpos móviles en la oscuridad. También se usan en los
mandos a distancia de los
televisores y otros aparatos, en los que un transmisor de estas ondas envía una señal codificada al receptor del televisor. En últimas fechas se ha estado implementando conexiones de área local
LAN por medio de dispositivos que trabajan con infrarrojos, pero debido a los nuevos estándares de comunicación estas conexiones han perdido su versatilidad.
Espectro visible
Espectro electromagnético.
Por encima de la frecuencia de las radiaciones infrarrojas se encuentra lo que comúnmente es llamado luz, un tipo especial de radiación electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de 0,4 a 0,8 micrómetros. La unidad usual para expresar las longitudes de onda es el
Angstrom. Los intervalos van desde los 8.000 Å(
rojo) hasta los 4.000 Å (
violeta), donde la onda más corta es la del color violeta.
La luz puede usarse para diferentes tipos de comunicaciones. 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.
Por otro lado, las ondas de luz pueden transmitirse en el espacio libre, usando un haz visible de láser.
Ultravioleta
La luz ultravioleta cubre el intervalo de 4 a 400 nm. El
Sol es una importante fuente emisora de rayos en esta frecuencia, los cuales causan
cáncer de piel a exposiciones prolongadas. Este tipo de onda no se usa en las telecomunicaciones, sus aplicaciones son principalmente en el campo de la
medicina.
Rayos X
La denominación rayos X designa a una radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y de impresionar las películas
fotográficas. La longitud de onda está entre 10 a 0,1 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).
RAYOS GAMMA
La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos
radioactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par
positrón-
electrón. Este tipo de radiación de tal magnitud también es producida en fenómenos astrofísicos de gran violencia.
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. Dada su alta energía pueden causar grave daño al núcleo de las
células, por lo que son usados para
esterilizar equipos médicos y
alimentos.
Fuente (wikipedia.org)