La radiación electromagnética es energía autosostenida con componentes de campos eléctricos y magnéticos. La radiación electromagnética se conoce comúnmente como «luz», EM, EMR u ondas electromagnéticas. Las ondas se propagan a través del vacío a la velocidad de la luz. Las oscilaciones de los componentes del campo eléctrico y magnético son perpendiculares entre sí y a la dirección en la que se mueve la onda. Las ondas se pueden caracterizar según sus longitudes de onda, frecuencias o energía.
Los paquetes o cuantos de ondas electromagnéticas se denominan fotones. Los fotones tienen masa en reposo cero, pero su cantidad de movimiento o masa relativista, por lo que todavía se ven afectados por la gravedad como la materia normal. Se emite radiación electromagnética cada vez que se aceleran las partículas cargadas.
El espectro electromagnético
El espectro electromagnético abarca todos los tipos de radiación electromagnética. Desde la longitud de onda más larga / energía más baja hasta la longitud de onda más corta / energía más alta, el orden del espectro es radio, microondas, infrarrojos, visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma. Una manera fácil de recordar el orden del espectro es utilizar el mnemónico » R abbits M comió I n V ery U nusual e X pensativo G ardens».
- Las ondas de radio son emitidas por estrellas y generadas por el hombre para transmitir datos de audio.
- La radiación de microondas es emitida por estrellas y galaxias. Se observa usando radioastronomía (que incluye microondas). Los humanos lo usan para calentar alimentos y transmitir datos.
- La radiación infrarroja es emitida por cuerpos cálidos, incluidos los organismos vivos. También es emitido por polvo y gases entre estrellas.
- El espectro visible es la pequeña porción del espectro que perciben los ojos humanos. Es emitido por estrellas, lámparas y algunas reacciones químicas.
- La radiación ultravioleta es emitida por estrellas, incluido el Sol. Los efectos sobre la salud de la sobreexposición incluyen quemaduras solares, cáncer de piel y cataratas.
- Los gases calientes en el universo emiten rayos x . Son generados y utilizados por el hombre para diagnóstico por imagen.
- El Universo emite radiación gamma . Se puede aprovechar para obtener imágenes, de manera similar a como se usan los rayos X.
Radiación ionizante versus no ionizante
La radiación electromagnética se puede clasificar como radiación ionizante o no ionizante. La ionizante tiene energía suficiente para romper los enlaces químicos y dar a los electrones la energía suficiente para escapar de sus átomos, formando iones. La radiación no ionizante puede ser absorbida por átomos y moléculas.
Si bien la radiación puede proporcionar energía de activación para iniciar reacciones químicas y romper enlaces, la energía es demasiado baja para permitir el escape o la captura de electrones. La radiación que es más energética que la luz ultravioleta es ionizante. La radiación que es menos energética que la luz ultravioleta (incluida la luz visible) no es ionizante. La luz ultravioleta de longitud de onda corta es ionizante.
Historia de descubrimiento
Las longitudes de onda de la luz fuera del espectro visible se descubrieron a principios del siglo XIX. William Herschel describió la radiación infrarroja en 1800. Johann Wilhelm Ritter descubrió la radiación ultravioleta en 1801. Ambos científicos detectaron la luz usando un prisma para dividir la luz solar en las longitudes de onda que la componen.
Las ecuaciones para describir los campos electromagnéticos fueron desarrolladas por James Clerk Maxwell en 1862-1964. Antes de la teoría unificada del electromagnetismo de James Clerk Maxwell, los científicos creían que la electricidad y el magnetismo eran fuerzas separadas.
Interacciones electromagnéticas
Las ecuaciones de Maxwell describen cuatro interacciones electromagnéticas principales:
- La fuerza de atracción o repulsión entre cargas eléctricas es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
- Un campo eléctrico en movimiento produce un campo magnético y un campo magnético en movimiento produce un campo eléctrico.
- Una corriente eléctrica en un cable produce un campo magnético tal que la dirección del campo magnético depende de la dirección de la corriente.
- No hay monopolos magnéticos. Los polos magnéticos vienen en pares que se atraen y repelen entre sí de manera muy similar a las cargas eléctricas.
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