Efecto fotoeléctrico

Facultad de Ingeniería Química

INTRODUCCION

La energía radiante es la energía que poseen las ondas electromagnéticas1 como

la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioletas (UV), los rayos

infrarrojos(IR), etc. La característica principal de esta energía es que se propaga

en el vacío sin necesidad de soporte material alguno. Se transmite por unidades

llamadas fotones.

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EFECTO FOTOELÉCTRICO

El efecto fotoeléctrico fue descubierto y descrito por Heinrich Hertz en 1887, al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en la oscuridad. La explicación teórica fue hecha por Albert Einstein, quien publicó en 1905 el revolucionario artículo “Heurística de la generación y conversión de la luz”, basando su formulación de la fotoelectricidad en una extensión del trabajo sobre los cuantos de Max Planck. Más tarde Robert Andrews Millikan pasó diez años experimentando para demostrar que la teoría de Einstein no era correcta, para finalmente concluir que sí lo era. Eso permitió que Einstein y Millikan fueran condecorados con premios Nobel en 1921 y 1923, respectivamente.

Se podría decir que el efecto fotoeléctrico es lo opuesto a los rayos X, ya que el efecto fotoeléctrico indica que los fotones pueden transferir energía a los electrones. Los rayos X (no se sabía la naturaleza de su radiación, de ahí la incógnita "X") son la transformación en un fotón de toda o parte de la energía cinética de un electrón en movimiento. Esto se descubrió casualmente antes de que se dieran a conocer los trabajos de Planck y Einstein (aunque no se comprendió entonces).

El efecto fotoeléctrico consiste en la emisión de electrones por un material cuando se hace incidir sobre él una radiación electromagnética (luz visible o ultravioleta, en general). A veces se incluyen en el término otros tipos de interacción entre la luz y la materia:

Fotoconductividad: es el aumento de la conductividad eléctrica de la materia o en diodos provocada por la luz. Descubierta por Willoughby Smith en el selenio hacia la mitad del siglo XIX.

Efecto fotovoltaico: transformación parcial de la energía lumínica en energía eléctrica. La primera célula solar fue fabricada por Charles Fritts en 1884. Estaba formada por selenio recubierto de una fina capa de oro.

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Un diagrama ilustrando la emisión de los electrones de una placa metálica, requiriendo de la energía que es la absorción de un fotón.

Leyes de emisión fotoeléctrica

1. Para un metal y una frecuencia de radiación incidentes dados, la cantidad de fotoelectrones emitidos es directamente proporcional a la intensidad de luz incidente.

2. Para cada metal dado, existe una cierta frecuencia mínima de radiación incidente debajo de la cual ningún fotoelectrón puede ser emitido. Esta frecuencia se llama frecuencia de corte, también conocida como "Frecuencia Umbral".

3. Por encima de la frecuencia de corte, la energía cinética máxima del fotoelectrón emitido es independiente de la intensidad de la luz incidente, pero depende de la frecuencia de la luz incidente.

4. La emisión del fotoelectrón se realiza instantáneamente, independientemente de la intensidad de la luz incidente. Este hecho se contrapone a la teoría Clásica: la Física Clásica esperaría que existiese un cierto retraso entre la absorción de energía y la emisión del electrón, inferior a un nanosegundo.

Formulación matemática

Para analizar el efecto fotoeléctrico cuantitativamente utilizando el método derivado por Einstein es necesario plantear las siguientes ecuaciones:

Energía de un fotón absorbido = Energía necesaria para liberar 1 electrón + energía cinética del electrón emitido.

Algebraicamente:

,

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Que puede también escribirse como:

.

Donde:

h =es la constante de Planck.

f0= es la frecuencia de corte o frecuencia mínima de los fotones para que tenga lugar el efecto fotoeléctrico.

Φ= es la función de trabajo, o mínima energía necesaria para llevar un electrón del nivel de Fermi al exterior del material.

Ek =es la máxima energía cinética de los electrones que se observa.

EFECTO COMPTONEl Efecto Compton fue estudiado por el físico Arthur Compton en 1923, quién pudo explicarlo utilizando la noción cuántica de la radiación electromagnética como cuantos de energía y la mecánica relativista de Einstein. El efecto Compton constituyó la demostración final de la naturaleza cuántica de la luz tras los estudios de Planck sobre el cuerpo negro y la explicación de Albert Einstein del efecto fotoeléctrico. Como consecuencia de estos estudios Compton ganó el Premio Nobel de Física en1927.

Este efecto es de especial relevancia científica, ya que no puede ser explicado a través de la naturaleza ondulatoria de la luz. La luz debe comportarse como partícula para poder explicar estas observaciones, por lo que adquiere una dualidad onda corpúsculo característica de la mecánica cuántica.

El efecto Compton consiste en el aumento de la longitud de onda de un fotón cuando choca con un electrón libre y pierde parte de su energía. La frecuencia o la longitud de onda de la radiación dispersada dependen únicamente del ángulo de dispersión.

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FORMULACIÓN MATEMÁTICA

La variación de longitud de onda de los fotones dispersados, ,puede calcularse a través de la relación de Compton:

Donde:

h es la constante de Planck, me es la masa del electrón, c es la velocidad de la luz. θ el ángulo entre los fotones incidentes y dispersados.

Esta expresión proviene del análisis de la interacción como si fuera una colisión elástica y su deducción requiere únicamente la utilización de los principios

de conservación de energía y momento. La cantidad = 0.0243 Å, se denomina longitud de onda de Compton. Para los fotones dispersados a 90°, la longitud de onda de los rayos X dispersados es justamente 0.0243 Å mayor que la línea de emisión primaria.

Efecto de Compton inverso

También puede ocurrir un Efecto Compton inverso; es decir, que los fotones disminuyan su longitud de onda al chocar con electrones. Pero para que esto suceda es necesario que los electrones viajen a velocidades cercanas a la velocidad de la luz y que los fotones tengan altas energías.

La principal diferencia entre los dos fenómenos es que durante el Efecto Compton "convencional", los fotones entregan energía a los electrones, y durante el inverso sucede lo contrario.

Este efecto puede ser una de las explicaciones de la emisión de rayos X en supernovas y otros objetos astrofísicos de alta energía.

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DISTRIBUCIÓN, INTENSIDAD ESPECTRO DE RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO (DIERCN).

La superficie de un cuerpo material mantenido a una temperatura elevada emite

luz de todas las frecuencias o longitudes de onda. Por lo tanto la radiación térmica

es la radiación electromagnética emitida por un cuerpo en virtud de su

temperatura. Dicha radiación presenta una distribución espectral (la emisión según

las distintas frecuencias o longitudes de onda), cuya forma concreta depende de

pende de la temperatura establecida. A temperaturas ordinarias por debajo de

600ºC, la radiación térmica emitida por un cuerpo (eg. una barra de hierro) de la

energía emitida se concentra en longitudes de onda más

largas que la de luz visible (en la zona infrarroja del

espectro electromagnético), y los cuerpos son visibles por

la luz que reflejan. Cuando el cuerpo es calentado, la

cantidad de radiación térmica emitida se incrementa y la

energía radiada se extiende a longitudes de onda cada vez

más cortas, a una temperatura de aproximadamente 600-

700 ºC, hay suficiente energía para ser emitida en el

espectro visible por lo que el cuerpo empieza a resplandecer y aparece como un

brillo rojo oscuro a temperaturas más altas (1200ºC) aparece como blanco azulado

brillante, por encima de esa temperatura se emite ya radiación ultravioleta (UV)

además de la visible e infrarroja.

El rango pues de longitudes de onda de la radiación térmica se sitúa entre las 0.1

μm y los 100μm, de este modo se extiende desde el ultravioleta hasta el infrarrojo,

incluyendo por tanto la parte del visible del espectro electromagnético. Así. A

temperaturas suficientemente altas, los cuerpos emiten radiación en la región del

visible, y se hacen luminosos por si mismos mientras que, a bajas temperaturas,

son visibles al ojo por la luz que reflejan y no por la emitida (que puede ser

detectada con una cámara apropiada que es sensible a la radiación infrarroja).

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Una superficie o cuerpo que absorbe toda la radiación que incide sobre ella se

llama superficie de cuerpo negro ideal. Como este cuerpo no refleja nada,

aparecerá negro a nuestros ojos. Un cuerpo negro también será un emisor ideal, y

así la luz emitida por un cuerpo negro se llama radiación de cuerpo negro. Un

cuerpo negro es por lo tanto una idealización, pues no existe ningún cuerpo real

que cumpla las condiciones citadas. No obstante, en la naturaleza podemos

encontrar cuerpos que se comportan aproximadamente como un cuerpo negro, un

ejemplo de este tipo lo constituye un objeto que tiene una cavidad con paredes

impermeables al calor lo más rugosas y ennegrecidas posibles que se comunica

con el exterior con un pequeño orificio, es decir, un orificio que es pequeño

comparado con las dimensiones finales de la cavidad. La radiación que,

procedente del exterior, incida sobre dicho orificio penetrará en la cavidad, siendo

absorbida por las paredes de ésta tras sucesivas reflexiones internas, si el tamaño

del agujero es mucho más pequeño que el área total de dichas paredes, la

probabilidad de que esta radiación vuelva a salir al exterior puede considerarse

despreciable. El orificio se comporta como un absorbente perfecto. De otra forma

la radiación térmica emergente hacia el exterior procedente de dicho agujero será

espectralmente idéntica a la de un cuerpo negro a una determinada temperatura

T, el agujero está pues absorbiendo toda la energía que le llega y por otra

emitiendo la radiación correspondiente al equilibrio a la misma temperatura, el

agujero puede ser considerado un cuerpo negro.

Para entender el concepto de cuerpo negro podemos pensar en una caja de

cartón pintada en su interior de negro en la que se ha practicado un pequeño

orificio en una de sus caras, visto desde fuera, el orificio resulta

considerablemente “más negro” que cualquier superficie “negra” material.

En una medición de cuantitativa de la radiación de un cuerpo negro tenemos un

recinto cerrado u “horno”, construido con un material adecuado, con un pequeño

orificio en la pared.

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Se dirigen los instrumentos hacia el orificio y de esta manera medimos la energía

radiante que emerge del interior del recinto. Llamada por ello también radiación de

una cavidad. A partir de consideraciones termodinámicas muy generales el físico

alemán Gustav R. Kirchhoff (1824-1887) quien en 1862 había introducido en la

Física el concepto de cuerpo negro demostró que, para cualquier longitud de

onda, la razón de la intensidad de emisión por una superficie arbitraria a la

intensidad de emisión de una superficie de un cuerpo negro es igual al coeficiente

de absorción del material para el valor de longitud de onda en cuestión. La

superficie de cuerpo negro es, por lo tanto, un emisor patrón adecuado y se

pueden limitar todas las consideraciones de la radiación térmica a la radiación que

procede del orificio de una cavidad.

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Sin embargo, un cuerpo negro se puede sustituir con gran aproximación por una cavidad con una pequeña abertura. La energía radiante incidente a través de la abertura, es absorbida por las paredes en múltiples reflexiones y solamente una mínima proporción escapa (se refleja) a través de la abertura. Podemos por tanto decir, que toda la energía incidente es absorbida.

LA RADIACIÓN DEL CUERPO NEGRO

Consideremos una cavidad cuyas paredes están a una cierta temperatura. Los átomos que componen las paredes están emitiendo radiación electromagnética y al mismo tiempo absorben la radiación emitida por otros átomos de las paredes. Cuando la radiación encerrada dentro de la cavidad alcanza el equilibrio con los átomos de las paredes, la cantidad de energía que emiten los átomos en la unidad de tiempo es igual a la que absorben. En consecuencia, la densidad de energía del campo electromagnético existente en la cavidad es constante.

A cada frecuencia corresponde una densidad de energía que depende solamente de la temperatura de las paredes y es independiente del material del que están hechas.

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ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICOHistoria El primer descubrimiento de las ondas electromagnéticas que la luz llegó en 1800,

cuando William Herschel descubrió la luz infrarroja. Estaba estudiando la

temperatura de diferentes colores moviendo un termómetro a través división luz

por un prisma. Se dio cuenta de que la temperatura más alta fue más allá de rojo.

Él teorizó que este cambio de temperatura se debe a los "rayos caloríficos", que

sería en realidad un tipo de rayo de luz que no podía ser visto. El próximo año,

Johann Ritter trabajó en el otro extremo del espectro, y se dio cuenta lo que llamó

"rayos químicos" que se comportaron similares a los rayos de luz violeta visible,

pero fueron más allá de ellos en el espectro. Posteriormente se cambió el nombre

de radiación ultravioleta.

La radiación electromagnética se había ligado al

electromagnetismo primero en 1845, cuando Michael

Faraday dio cuenta de que la polarización de la luz que

viaja a través de un material transparente respondió a un

campo magnético.

Durante la década de 1860 James Maxwell desarrolló

cuatro ecuaciones diferenciales parciales para el campo

electromagnético. Dos de estas ecuaciones predijo la

posibilidad de, y el comportamiento de, las ondas en el

campo.

Analizando la velocidad de estas ondas teóricas, Maxwell se dio cuenta de que

tienen que viajar a una velocidad que era de la velocidad conocida de la luz. Esta

sorprendente coincidencia en el valor llevó Maxwell para hacer la inferencia de

que la luz misma es un tipo de onda electromagnética.

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Las ecuaciones de Maxwell predecían un número infinito de frecuencias de las

ondas electromagnéticas, todos viajan a la velocidad de la luz. Esta era la primera

indicación de la existencia de todo el espectro electromagnético.

Olas predichas de Maxwell incluyen ondas a frecuencias muy bajas en

comparación con infrarrojos, que en teoría podría ser creado por las cargas de

oscilación en un circuito eléctrico ordinario de un cierto tipo. El intento de

demostrar las ecuaciones de Maxwell y detectar dicha radiación electromagnética

de baja frecuencia.

En 1886 el físico Heinrich Hertz construyó un aparato para generar y detectar lo

que ahora llamamos ondas de radio. Hertz encontró las olas y fue capaz de inferir

que viajaban a la velocidad de la luz. Hertz también demostró que la nueva

radiación podría ser a la vez reflejada y refractada por diversos medios

dieléctricos, de la misma manera como la luz. Por ejemplo,

Hertz fue capaz de enfocar las ondas usando una lente hecha

de resina de árbol. En un experimento posterior, Hertz similar

producido y mide las propiedades de las microondas. Estos

nuevos tipos de ondas allanaron el camino para inventos como

el telégrafo sin hilos y la radio.

En 1895 Wilhelm Röntgen notó un nuevo tipo de radiación emitida durante un

experimento con un tubo de vacío sometida a una tensión alta. Llamó a estas

radiaciones de rayos X y se encontró que eran capaces de viajar a través de las

partes del cuerpo humano, pero se reflejan o se detienen por la materia más

densa, como huesos. En poco tiempo, se encontraron muchos usos para ellos en

el campo de la medicina.

La última porción del espectro electromagnético se llenó con el descubrimiento de

los rayos gamma. En 1900 Paul Villard estaba estudiando las emisiones

radiactivas de radio cuando se identificó un nuevo tipo de radiación que primero

pensó que consistía en partículas similares a alfa conocido y partículas beta, pero

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con el poder de ser mucho más penetrante que cualquiera. Sin embargo, en 1910

el físico británico William Henry Bragg demostró que los rayos gamma son la

radiación electromagnética, no las partículas, y en 1914, Ernest Rutherford y

Edward Andrade midieron sus longitudes de onda, y encontraron que los rayos

gamma que fueron similares a los rayos X, pero con longitudes de onda más

cortas y las frecuencias más altas.

Definición 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 ver el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación.

El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda corta está en las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la longitud de onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el espectro sea infinito y continuo.

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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. Por otro lado se conocen frecuencias cercanas a 2,9×1027 Hz, que han sido detectadas provenientes de fuentes astrofísicas.

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

Dónde:

(Velocidad de la luz).

=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 basándose en su longitud de la 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

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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.

La espectroscopia puede detectar una región mucho más amplia del espectro electromagnético que el rango visible de 400 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.

Banda Longitud de onda (m)

Frecuencia (Hz)

Energía (J)

Rayos gamma < 10x10−12m > 30,0x1018Hz > 20·10−15 JRayos X < 10x10−9m > 30,0x1015Hz > 20·10−18 JUltravioleta extremo < 200x10−9m > 1,5x1015Hz > 993·10−21 JUltravioleta cercano < 380x10−9m > 7,89x1014Hz > 523·10−21 JLuz Visible < 780x10−9m > 384x1012Hz > 255·10−21 JInfrarrojo cercano < 2,5x10−6m > 120x1012Hz > 79·10−21 JInfrarrojo medio < 50x10−6m > 6,00x1012Hz > 4·10−21 JInfrarrojo lejano/submilimétrico

< 1x10−3m > 300x109Hz > 200·10−24 J

Microondas < 10−2m > 3x108Hzn. 1 > 2·10−24 JUltra Alta Frecuencia - Radio < 1 m > 300x106Hz >

19.8·10−26 JMuy Alta Frecuencia - Radio < 10 m > 30x106Hz >

19.8·10−28 JOnda Corta - Radio < 180 m > 1,7x106Hz >

11.22·10−28 JOnda Media - Radio < 650 m > 650x103Hz >

42.9·10−29 JOnda Larga - Radio < 10x103m > 30x103Hz >

19.8·10−30 JMuy Baja Frecuencia - Radio > 10x103m < 30x103Hz <

19.8·10−30 J

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Radiofrecuencia

En radiocomunicaciones, los rangos se abrevian con sus siglas en inglés. Los rangos son:

Nombre Abreviatura inglesa

Banda ITU

Frecuencias Longitud de onda

Inferior a 3 Hz > 100.000 kmExtra baja frecuencia

ELF 1 3-30 Hz 100.000–10.000 km

Super baja frecuencia

SLF 2 30-300 Hz 10.000–1000 km

Ultra baja frecuencia

ULF 3 300–3000 Hz 1000–100 km

Muy baja frecuencia

VLF 4 3–30 kHz 100–10 km

Baja frecuencia

LF 5 30–300 kHz 10–1 km

Media frecuencia

MF 6 300–3000 kHz 1 km – 100 m

Alta frecuencia

HF 7 3–30 MHz 100–10 m

Muy alta frecuencia

VHF 8 30–300 MHz 10–1 m

Ultra alta frecuencia

UHF 9 300–3000 MHz 1 m – 100 mm

Super alta frecuencia

SHF 10 3-30 GHz 100-10 mm

Extra alta frecuencia

EHF 11 30-300 GHz 10–1 mm

Por encima de los 300 GHz

< 1 mm

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Existen otras formas de clasificar las ondas de radiofrecuencia.MicroondasLa frecuencia entre súper alta (SHF) y la frecuencia extremadamente alta (EHF) de las microondas son las siguientes en la escala de frecuencia. Las microondas son ondas las suficientemente cortas como para emplear guías de ondas metálicas tubulares de diámetro razonable. La energía de microondas se produce con tubos klistrón y tubos magnetrón, y con diodos de estado sólido como los dispositivos Gunn e IMPATT. Las microondas son absorbidas por la moléculas que tienen un momento dipolar en líquidos. En un horno microondas, este efecto se usa para calentar la comida. La radiación de microondas de baja intensidad se utiliza en Wi-Fi.

El horno microondas promedio, cuando está activo, está en un rango cercano y bastante poderoso como para causar interferencia con campos electromagnéticos mal protegidos, como los que se encuentran en dispositivos médicos móviles y aparatos electrónicos baratos.

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

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Infrarrojo Las ondas infrarrojas están en el rango de 0,7 a 100 micrómetros. La radiación infrarroja se asocia generalmente con el calor. Ellas 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 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.

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la radiación de la luz visible

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. Este es el rango en el que el sol y las estrellas similares emiten la mayor parte de su radiación. Probablemente, no es una coincidencia que el ojo humano sea sensible a las longitudes de onda que emite el sol con más fuerza. Las unidades usuales para expresar las longitudes de onda son el Angstrom y el nanómetro. La luz que vemos con nuestros ojos es realmente una parte muy pequeña del espectro electromagnético. La radiación electromagnética con una longitud de onda entre 380 nm y 760 nm (790-400 Tera hercios) es detectada por el ojo humano y se percibe como luz visible. Otras longitudes de onda, especialmente en el infrarrojo cercano (más de 760 nm) y ultravioleta (menor de 380 nm) también se refiere a veces como la luz, aun cuando la visibilidad a los seres humanos no es relevante.

Si la radiación tiene una frecuencia en la región visible del espectro electromagnético se refleja en un objeto, por ejemplo, un tazón de fruta, y luego golpea los ojos, esto da lugar a la percepción visual de la escena. Nuestro sistema visual del cerebro procesa la multitud de frecuencias que se reflejan en diferentes tonos y matices, y a través de este, no del todo entendido fenómeno psico-físico, la mayoría de la gente percibe un tazón de fruta; Un arco iris muestra la óptica (visible) del espectro electromagnético. En la mayoría de las longitudes de onda, sin embargo, la radiación electromagnética no es visible directamente, aunque existe tecnología capaz de manipular y visualizar una amplia gama de longitudes de onda.

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La luz puede usarse para diferentes tipos de comunicaciones. Las ondas electromagnéticas pueden modularse y transmitirse a través de fibras ópticas, lo cual resulta en una menor atenuación de la señal con respecto a la transmisión por el espacio libre.

UltravioletaLa luz ultravioleta (o rayos UV), cubre el intervalo de 4 a 400 nm, que es la radiación cuya longitud de onda es más corta que el extremo violeta del espectro visible.Al ser muy energética, la radiación ultravioleta puede romper enlaces químicos, haciendo a las moléculas excepcionalmente reactivas o ionizándolas, lo que cambia su comportamiento. Las quemaduras solares, por ejemplo, están causadas por los efectos perjudiciales de la radiación UV en las células de la piel, y pueden causar incluso cáncer de piel si la radiación daña las moléculas de ADN complejas en las células (la radiación UV es un mutágeno). El Sol emite una gran cantidad de radiación UV, lo que podría convertir rápidamente la Tierra en un desierto estéril si no fuera porque, en su mayor parte, es absorbida por la capa de ozono de la atmósfera antes de alcanzar la superficie.

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Color Longitud de onda

violeta 380–450 nm

azul 450–495 nm

verde 495–570 nm

amarillo 570–590 nm

naranja 590–620 nm

rojo 620–750 nm

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Linear_visible_spectrum.svg


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 0,01 nanómetros, correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 30.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).

Después del ultravioleta vienen los rayos X. Los rayos X duros tienen longitudes de onda más cortas que los rayos X suaves. Se usan generalmente para ver a través de algunos objetos, así como para la física de alta energía y la astronomía.

Las estrellas de neutrones y los discos de acreción alrededor de los agujeros negros emiten rayos X, lo que nos permite estudiarlos.

Los rayos X pasan por la mayor parte de sustancias, y esto los hace útiles en medicina e industria. También son emitidos por las estrellas, y especialmente por algunos tipos de nebulosas. Un aparato de radiografía funciona disparando un haz de electrones sobre un "objetivo". Si los electrones se disparan con suficiente energía, se producen rayos X.

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Rayos gamma La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos radiactivos 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.

Son los fotones más energéticos, y no se conoce el límite más bajo de su longitud de onda. Son útiles a los astrónomos en el estudio de objetos o regiones de alta energía, y son útiles para los físicos gracias a su capacidad penetrante y su producción de radioisótopos. La longitud de onda de los rayos gamma puede medirse con gran exactitud por medio de dispersión Compton.

No hay ningún límite exactamente definido entre las bandas del espectro electromagnético. Algunos tipos de radiación tienen una mezcla de las propiedades de radiaciones que se encuentran en las dos regiones del espectro. Por ejemplo, la luz roja se parece a la radiación infrarroja en que puede resonar algunos enlaces químicos.

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Efecto fotoeléctrico

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