Las ondas electromagnéticas son ondas transversales, en las que el campo eléctrico y el campo magnético son perpendiculares entre sí y a su vez perpendiculares a la dirección de propagación. Como en todo movimiento ondulatorio, las ondas electromagnéticas transportan cierta energía de un punto a otro del espacio, sin que exista un transporte de materia. La velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas es la velocidad de la luz, aproximadamente 300.000 kilómetros por segundo en el vacío. El origen de las ondas electromagnéticas está en la irradiación de energía por parte de cargas eléctricas cuando son aceleradas. Las ondas electromagnéticas están compuestas por fotones y dependiendo de su longitud de onda estos pueden ser más o menos energéticos.
La radiación electromagnética de mayor longitud de onda son las resonancias de Schumann. Estas se generan en una guía de onda, y cavidad resonante, formada entre la superficie terrestre y la ionosfera. La cavidad se excita de forma natural por los rayos de las tormentas y artificialmente por las redes eléctricas de transporte de electricidad. La frecuencia de estas radiaciones va desde los 6 a los 20 Hz.
Mientras casi todas las ondas electromagnéticas procedentes del espacio exterior a la Tierra, comprendidas en el espectro visible tienen un origen térmico (Es decir, son consecuencia de la elevada temperatura a la que se encuentra la materia de objetos celestes como las estrellas.), las ondas electromagnéticas comprendidas en el espectro radio se deben, sobre todo, al movimiento de partículas elementales cargadas de energía. Uno de los mecanismos típicos de la emisión de ondas de radio celestes es la llamada radiación sincrotón, el movimiento en espiral de haces de electrones que se desplazan a la velocidad de la luz a través de campos magnéticos estelares o galácticos. Uno de los grandes emisores de este tipo de radiación natural es la Vía Láctea (Correspondiente al plano ecuatorial de nuestra galaxia). En esa región de la galaxia los flujos de partículas componentes de los rayos cósmicos producen la radiación sincrotón.
Existen otras fuentes naturales de ondas de radio, como las supernovas, púlsars, nebulosas y quásars.
La mayoría de las moléculas, aunque sean eléctricamente neutras, no tienen su carga uniformemente repartida, por lo que hay zonas en ellas con una ligera carga positiva y otras con una ligera carga negativa. En la molécula de agua (H2O) la zona cercana al átomo de oxígeno tiene una cierta cantidad de carga negativa y las zonas cercanas a los átomos de hidrógeno tienen una carga positiva.
Los átomos tienen un núcleo muy pequeño, del orden de 10-15 metros, rodeado de electrones que giran en torno a él a una distancia media de unos 10-10 metros. Las oscilaciones de los electrones en sus órbitas son las responsables de la generación de luz visible y radiación ultravioleta.
La luz visible tiene una frecuencia que va desde los 4 x 1014 Hz, correspondiente al rojo, hasta los 7,7 x 1014 Hz, que corresponde al violeta. Sus longitudes de onda correspondientes son de 750 y 390 nanómetros. La radiación ultravioleta alcanza hasta una frecuencia de 1016 Hz.
En nuestra retina existen dos tipos de células receptoras de luz, los conos y los bastones. Los bastones miden media micra de ancho y unas 4 micras de largo, y contienen unas estructuras plegadas sobre si mismas muchas veces que contienen las moléculas fotosensibles, la rodopsina. Cuando la luz entra en el globo ocular produce una reacción química en alguna de las moléculas receptoras y ello dispara una señal eléctrica que se transmite al nervio óptico. El fotón es absorbido por la rodopsina cediendo su energía para provocar un proceso de isomerización y una cascada de reacciones químicas que llevará a la generación de la señal eléctrica. Podríamos decir, simplificando, que la energía luminosa se ha transformado en energía eléctrica.
La luz visible y ultravioleta se genera en el interior de los átomos y se inicia el proceso con el desplazamiento de un electrón desde un orbital interior o de menor energía a otro más externo o de mayor energía (Excitado). Cuando un átomo absorbe energía (Puede ser en forma de calor) alguno de sus electrones puede desplazarse a un nivel energético superior (Excitado). A partir de aquí el electrón tardará poco en volver a caer al orbital interior, emitiendo una cantidad de energía equivalente a la recibida anteriormente, en forma de fotones (cantidad mínima de energía luminosa). Podemos recordar, por otra parte, que la temperatura de un cuerpo es proporcional al porcentaje de sus átomos o moléculas que están en estado de vibración (Excitados).
Los fotones no tienen masa y se mueven a una velocidad de 300.000 Km/s. No todos los fotones tienen igual cantidad de energía, sino que depende del salto cuantico que los ha generado. Por ejemplo, un fotón emitido mediante un salto de un orbital 3 a un orbital 1 tiene más energía que un foton emitido por un salto desde un orbital 2 a un orbital 1.
Los rayos X son radiación electromagnética de muy corta longitud de onda (Desde 10 nm hasta milésimas de nanómetros). De forma natural se originan en los electrones más internos de los átomos, aquellos que están más cerca del núcleo. También se producen mediante tubos especiales de rayos catódicos, cuando un chorro de electrones a gran velocidad se ve frenado al chocar contra el ánodo (El electrodo positivo) del tubo.
Los rayos γ (Juntamente con las partículas α y β) se generan en los núcleos de los átomos radioactivos. Los núcleos de los átomos normalmente son estables y sus partículas se encuentran en su estado fundamental, pero estas partículas también poseen estados excitados y las diferencias de energía entre estos y el estado fundamental son las responsables de la emisión de rayos γ.
Los protones y neutrones de los núcleos pueden girar todos juntos, vibrar a la vez y tener diversos movimientos individuales. Estos movimientos de las partículas de los núcleos de los átomos dependen del estado en el que se encuentren, ya sea el fundamental o el excitado.
Los isotopos de algunos elementos químicos poseen sus núcleos en estados excitados, por lo que pueden emitir radiación γ, partículas α y β e incluso descomponerse en otros elementos químicos más estables. De esta forma un isótopo pesado puede terminar convirtiéndose en otro mucho más ligero, como en el caso del uranio que, con el transcurrir de los siglos, acaba convirtiéndose en plomo.
Cuando un núcleo excitado emite radiación γ (Gamma), no varía ni su masa ni su número atómico, sólo pierde una cantidad de energía siguiendo la fórmula de Albert Einstein, que en 1905 demostró que la energía del fotón era proporcional a la frecuencia de la onda de la radiación electromagnética asociada (E = hf) , siendo h la constante de Planck y f la frecuencia de la radiación emitida.
La radiación γ la descubrió el físico francés Becquerel lo que la valió el Premio Nobel, recibido el año 1903, junto con el matrimonio Curie.
"Nuestra vida en el campo electromagnético", Alberto Pérez Izquierdo, Editorial Almuzara, 2009
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