Fenómenos invisibles

En todo el Universo está presente la radiación electromagnética ¿Esto significa que constantemente hay partículas chocando nuestro cuerpo, o que determinadas ondas nos impactan en todo momento? A continuación vamos a develar todas las dudas sobre los fenómenos invisibles.

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

El espectro electromagnético es el conjunto de todas las radiaciones emitidas o absorbidas por una sustancia. Éstas se diferencian por su frecuencia y longitud de onda.

Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío con una velocidad de 300.000 km/s, a este valor se lo denomina velocidad de la luz.

Espectro electromagnético.

ONDAS VISIBLES

Las ondas lumínicas viajan en línea recta, por lo cual su dirección de propagación puede representarse por una flecha, que simboliza un rayo de luz. Un conjunto de rayos de luz forman un haz de luz.

La luz visible es una forma de radiación electromagnética que comprende una pequeña parte del espectro total. La podemos percibir con el sentido de la vista debido a que nuestros ojos detectan longitudes de onda en el rango 380 a 750 nanómetros (nm).

Al estudiar la naturaleza electromagnética de la luz se determina que puede estar constituida por distintas frecuencias y cada una de ellas corresponde a un color determinado.

Descomposición de la luz blanca

Tanto la luz solar como la de una lámpara común son visiblemente blancas, pero están compuestas por siete colores. Para descomponer a la luz blanca y poder observar los colores que la conforman suelen utilizarse los prismas. Éstos son cuerpos transparentes (generalmente de vidrio) que permiten la doble refracción de las ondas incidentes, que se desvían con distintos ángulos dando como resultado el espectro luminoso.

La luz: ¿onda o partícula?

Si analizamos a la luz mediante la mecánica cuántica ésta puede comportarse como onda o como partícula.

La luz es una onda debido a que puede reflejarse, refractarse y también difractarse; pero en determinadas situaciones puede considerarse como un grupo de partículas en movimiento, denominadas fotones.

Louis De Broglie (1892-1987).

Dualidad onda-partícula (onda-corpúsculo)

El físico francés Louis De Broglie consideraba que una partícula de masa m que se mueva con cierta velocidad v, puede comportarse como una onda, cuya longitud de onda se representa con el símbolo λ, en determinadas condiciones experimentales.

La hipótesis de De Broglie fue confirmada mediante experimentos y en la actualidad se conoce que la luz tiene naturaleza dual. Esto significa que puede presentar un comportamiento ondulatorio o corpuscular.

ONDAS INVISIBLES

Además de la pequeña parte del espectro electromagnético que podemos ver, hay gran cantidad de ondas presentes en el Universo.

Entre ellas se encuentran las siguientes:

• Rayos gamma (γ).
• Rayos X.
• Rayos ultravioleta (UV).
• Rayos infrarrojos.
• Microondas.
• Ondas de radio.

Rayos gamma (γ)

Este tipo de radiación es conocida como radiación ionizante, pues carga eléctricamente al material que atraviesa. Es generada por oscilaciones nucleares y es peligrosa para los seres vivos. Esto tiene sus ventajas y desventajas, en el primer caso, pueden utilizarse para esterilizar equipos médicos y alimentos. Entre sus efectos adversos al impactar en el organismo se encuentra la gran probabilidad de generar cáncer, ya que inciden directamente en el ADN de las células, modificándolas. Las longitudes de onda de los rayos gamma son las menores del espectro electromagnético.

Rayos X

El orden de la longitud de onda de estas radiaciones es de 10^-10 m y su frecuencia es de 10¹⁸ Hz.

La aplicación más conocida es en medicina, en la obtención de radiografías, angiografías o tomografías. Sin embargo también se utilizan en otros campos como el de la cristalografía.

Rayos ultravioleta

Estas radiaciones son conocidas por la mayoría de la población debido a la prevención que se realiza para evitar las quemaduras solares y el cáncer de piel. Pero no son éstos los únicos efectos que pueden causar, una de sus aplicaciones es en la detección de billetes auténticos, la identificación de fluidos humanos en diversos materiales (en medicina forense), control de plagas, entre otras.

Las camas solares emiten radiación ultravioleta.

Su longitud de onda está comprendida entre los 400 nm y los 15 nm.

Rayos infrarojos

Las longitudes de onda de estos rayos son más largas de las que puede ver el ser humano, por ello no las detecta a simple vista. Los rayos infrarrojos captan la temperatura de los cuerpos a partir del cero absoluto. Por este motivo las cámaras y lentes infrarrojos permiten al ser humano ver frecuencias que naturalmente no podría.

Láser infrarrojo.

Entre los usos se pueden enumerar: las terapias hipertérmicas, el secado de pinturas, fotografía nocturna, entre otras.

Microondas

El conocido horno de microondas funciona mediante este tipo de radiaciones, por la vibración de las moléculas de agua que componen al alimento. Dicha vibración genera calor y de este modo pueden calentarse o cocinarse los alimentos.

Otro uso es en las telecomunicaciones, ya que este tipo de ondas pueden atravesar la atmósfera sin tanta interferencia como puede ocurrir con otras. Algunos programas de televisión transmiten sus señales mediante microondas.

Ondas de radio

Este tipo de ondas se transmiten mediante corriente eléctrica. Son ampliamente utilizadas en radiocomunicaciones, radares, medicina, metalurgia e industria alimentaria.

Sus longitudes de onda son las más largas del espectro, en un orden de 10³ m.

ESPECTROS

La dispersión de la luz blanca puede presentar distintos espectros, dependiendo del material en el cuál incide el haz.

Espectros continuos: los sólidos presentan espectros continuos, como es el caso del espectro visible.

Espectros discontinuos: los gases o vapores incandescentes generan este tipo de espectros, en el cual se observan rayas o bandas.

Los espectros pueden clasificarse en dos grandes grupos: de emisión y de absorción. Cada elemento tiene su propio espectro de emisión, que lo diferencia del resto. Del mismo modo ocurre con el de absorción, que es distinto para cada elemento. La diferencia entre ambos es que el primero está vinculado a las frecuencias emitidas por un objeto cuando se le otorga energía y el segundo a la energía en sus orbitales atómicos.

ANÁLISIS ESPECTRAL DE CUERPOS CELESTES

El espectro electromagnético nos permite conocer algunas características de los cuerpos celestes que se encuentran muy alejados de la Tierra.

Los sólidos y los líquidos generan espectros similares a temperaturas iguales. La temperatura es un factor determinante en la intensidad de los colores y la conformación del espectro. Esto permite determinar la temperatura de las estrellas.

El espectro de los gases que rodean al Sol es discontinuo, ya que entre ellos se encuentran vapores de hidrógeno, sodio, cobre, helio, oxígeno, etc.

COLORES EN LAS ESTRELLAS

El análisis espectral permite determinar características de las estrellas como la temperatura y la velocidad.

Las estrellas emiten luz, por ello pueden ser estudiadas mediante sus espectros. Esto no es posible con los planetas, ya que no poseen luz propia.

Las estrellas pueden presentar distintas tonalidades, entre ellas:

Azules: son las de mayor temperatura. En su espectro pueden observarse las líneas de varios elementos, en especial el helio.

Blancas: su temperatura es menor que en las azules, entre 7.100-9.600 K; poseen espectros con pocas rayas de absorción.

Amarillas: tienen menor temperatura que las blancas y en sus espectros se observan numerosas rayas.

Rojas: Son las de menor temperatura, cuyo espectro es de bandas.

El Sol es una estrella amarilla, cuya temperatura superficial es 5.778 K.

INSTRUMENTOS ÓPTICOS ASTRONÓMICOS

Prismáticos

Un instrumento óptico que está a disposición para quienes deseen observar el cielo, sin un costo demasiado elevado, son los prismáticos o binoculares.

Estos permiten contemplar objetos celestes en un cielo despejado, entre ellos: cúmulos estelares, nebulosas, etc. Los prismáticos pueden ser transportados con facilidad y no requieren demasiado conocimiento para ser utilizados. En ellos la imagen que se observa está dispuesta del mismo modo que la real, lo que no ocurre con los telescopios, que invierten las imágenes.

Con los prismáticos podemos ver:

• Cráteres de la Luna.
• Los planetas del Sistema Solar.
• Asteroides.
• Cometas.
• Nebulosas.

Telescopios

Tienen distintos tamaños, desde los de uso doméstico hasta los que se encuentran en los grandes observatorios astronómicos del mundo. Permiten observar objetos lejanos con gran detalle.

Los aficionados pueden comprar sus telescopios y hasta construirlos, incluyendo en ocasiones cámaras para fotografiar los objetos celestes.

Tipos de telescopios

Refractor: es el más sencillo, cuenta con dos lentes convexas. La imagen que se observa está invertida.

El telescopio refractor posee un tamaño que facilita su traslado.

Reflector: contiene un espejo cóncavo de gran tamaño, éste recibe y enfoca la luz. Estos reflectores suelen ser construidos para los observatorios astronómicos.

Catadióptrico: están compuestos por lentes y espejos. Su tamaño es menor al de los telescopios reflectores, pero tienen gran alcance y calidad de imagen.

Espaciales: son aquellos que se envían al espacio para estudiar el Universo. También se denominan satélites artificiales o sondas espaciales y pueden recabar imágenes de estrellas, galaxias, planetas, etc.

Los telescopios más grandes del mundo se encuentran en Hawaii.

Ciertos telescopios nos permiten visualizar objetos que están en Tierra y, a diferencia de los “astronómicos”, tienen una lente adicional que invierte la imagen. Recordemos que los astronómicos muestran una imagen invertida, lo que no afecta en la visualización de los planetas, pero si presenta dificultades en el avistamiento de animales, por ejemplo.

La observación del cielo es una actividad que realiza el hombre desde tiempos remotos. Los instrumentos ópticos fueron perfeccionándose hasta permitirnos conocer cada vez más sobre el Universo, y es sólo el principio: tenemos un infinito por descubrir.