Física - Optica

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Apunte de óptica y electromagnetismo: Espectro electromagnético. Características de cada una de esas zonas. La capa de ozono.

La luz

Espectro electromagnético

Llamamos espectro electromagnético a la secuencia de todas las ondas electromagnéticas conocidas, ordenadas según su longitud de onda o su frecuencia. Como ya sabemos la frecuencia y la longitud de onda se relacionan con la expresión f = c / l. El espectro electromagnético se representa normalmente en siete zonas que no presentan límites nítidos.

Los diferentes grupos de ondas del espectro...

Ver esquema de los diferentes grupos de ondas del espectro

Características de cada una de esas zonas.

Ondas de radio. Son las que tienen la longitud de onda más larga: desde millones de metros hasta unos 30 cm( frecuencia entre 10² y 10⁹ Hz).Tenemos las ondas largas de radio con longitudes de onda del orden de km; las de radio AM (centenas de metro), las de FM y televisión (metros) y las de onda corta (centímetros)

Microondas. Comprenden las longitudes de onda que abarcan desde los 30 cm hasta 1 mm ( frecuencias entre 10⁹ y 3•10¹¹ Hz). El rango de frecuencias de los microondas coincide con las frecuencias de resonancia de vibración de las moléculas del agua, lo que ha popularizado su empleo en las cocinas ( horno microondas) para la cocción de los alimentos ,que tienen un alto contenido en agua. También se utilizan en las comunicaciones con vehículos espaciales , debido a su facilidad para penetrar en la atmósfera.

Infrarrojo (IR) Sus longitudes de onda van desde 1 mm hasta los 10^-6 m aproximadamente. (frecuencias entre 3•10¹¹ y 3•10¹⁴ Hz). Son emitidas por los cuerpos calientes como las brasas de una chimenea. La mitad de la energía irradiada por el Sol son rayos infrarrojos.

VISIBLE Es la que nuestros ojos es capaz de captar. Es lo que vulgarmente conocemos como luz. Es la región más estrecha del espectro, abarca sólo

las longitudes de onda comprendidas entre 10^-6 m y 390 nm

(frecuencias entre 3•10¹⁴ y 73•10¹⁴ Hz). Se subdivide en los colores del

arco iris:

Rojo 620 a 1000 nm

Naranja 590 a 620 nm

Amarillo 550 a 590 nm

Verde 490 a 550 nm

Azul 430 a 490 nm

Violeta 390 a 430 nm

Ultravioleta: Son radiaciones que se encuentran más allá del violeta. Sus longitudes de onda abarcan desde 390 nm hasta 1nm (frecuencias entre 7•10¹⁴ y 3•10¹⁷ Hz). Su energía es suficiente para romper enlaces químicos o producir ionizaciones. Es el responsable del tono moreno de nuestra piel al tomar el Sol. Fueron descubiertos por Johann Ritter en 1881.

La capa de ozono

La delgada capa de ozono atmosférico absorbe gran parte de la radiación ultravioleta que llega a la Tierra y que, de otra manera, sería letal.

De ahí la importancia de preservar esta capa, que, como ya denunciaron en 1970 los investigadores Rowland y Molina, es atacada por por la emisión desde tierra de los llamados CFC, componentes clorofluorcarbonados procedentes de los aerosoles, circuitos de refrigeración, etc.

No obstante, esta denuncia no se tomó en consideración hasta que las mediciones que se llevaron a cabo a finales de los años ochenta demostraron la existencia de un "agujero" en la capa de ozono situado sobre la Antártida.

Figura 10.12: La capa de ozono absorbe gran parte de la radiación ultravioleta. Su destrucción supondría la llegada de dosis letales a la superficie del planeta.

La región ultravioleta del espectro solar se divide en tres partes: UV-A, que abarca el rango de 320 nm a 390 nm; UV-B, que va de 280 nm a 320 nm, y la denominada UV-C, que corresponde a las longitudes de onda inferiores a 280 nm. La intensidad de radiación UV-C que llega a la superficie de la Tierra es prácticamente nula, pues por fortuna es absorbida por la capa de ozono. La radiación UV-B, por su parte, es también absorbida parcialmente por dicha capa, de modo que la intensidad que llega a la superficie de nuestro planeta es compatible con el desarrollo de la vida. Sin embargo, una reducción del espesor de la capa de ozono supone un aumento exponencial de la intensidad de la componente B de la radiación UV. De este modo, las dosis de radiación UV-B podrían llegar a ser dañinas para los seres vivos. En el caso del ser humano, una dosis elevada de UV-B podría afectar al sistema inmunológico, así como a la piel y a los ojos, donde puede incluso ocasionar cáncer y ceguera, respectivamente. Pero los efectos perjudiciales del exceso de esta radiación UV-B no se limitan al hombre, también pueden llegar a impedir el crecimiento de las plantas o producir daños en el plancton marino, lo que podría dar lugar a un desequilibrio ecológico importante.

Muy distinta es la incidencia de los rayos UV-A, beneficiosa para la vida en el planeta. Entre sus virtudes, figura la de ser un catalizador de vitaminas y la de contribuir a la fijación del calcio en los huesos, de ahí la importancia de tomar sol, siempre que sea de forma moderada y con niveles adecuados de radiación UV-B.

Rayos X: Tienen longitudes de onda comprendidas entre 1 nm y 10-11 m (frecuencias entre 3.1017 y 3.1019 Hz). El tamaño de estas longitudes de onda es equiparable al de los átomos y a las distancias interatómicas en los sólidos. Son útiles en cristalografía para determinar las disposiciones atómicas en un cristal por el método de difracción de rayos X y también en medicina, en las radiografías. Tienen mucha energía y son peligrosos por lo que las dosis de las radiografías se miden cuidadosamente.

Rayos g: Sus longitudes de onda van desde los 10-11 m , hasta valores infinitesimales (frecuencias superiores a 3.1019 Hz). Su frecuencia es elevadísima así como su energía. Son muy peligrosos para cualquier forma de vida. Se ha encontrado utilidad en radioterapia para combatir células cancerosas. Las pequeñas longitudes de onda hacen que la naturaleza corpuscular prevalezca sobre la ondulatoria. Se producen en las reacciones nucleares y sólo son absorbidos por el plomo o el hormigón a partir de cierto grosor.