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sábado, noviembre 27, 2021

La luz blanca y el espectro electromagnético

Por Oracio Barbosa

En esta temporada de lluvias seguramente que Ud. ha visto un arco-iris en el horizonte; en verdad éste fenómeno es un espectáculo que maravilla a cualquiera.

Pero también se preguntará ¿de dónde vienen esos colores si la luz del sol es blanca?

Este fenómeno de descomposición de la luz blanca en colores fue señalada por primera vez por Isaac Newton en la segunda mitad del siglo XVII. Newton hizo incidir luz blanca en un prisma y demostró su descomposición en colores, rojo, naranja amarillo, verde, cian, azul y violeta; los mismos colores de un arco iris. Newton además postuló que la luz eran corpúsculos que se propagaban en línea recta y no por medio de ondas. Sin embargo los estudios que se realizaron en ese tiempo y hasta principios del siglo XX, se demostró que la luz era una onda electromagnética.

Las ondas electromagnéticas no requieren de un medio para propagarse como las ondas del sonido. Al igual que todo movimiento ondulatorio, una onda electromagnética se caracteriza mediante una frecuencia, una longitud de onda y tener una velocidad que corresponde a la de la luz cuando viaja en el vacío, ver Fig. 1

En la segunda mitad del siglo XIX el científico inglés James Maxwell estableció las ecuaciones, que ahora llevan su nombre, que dan el comportamiento espacial y temporal de los campos eléctricos y magnéticos que conforman la luz en particular, o bien, de toda onda electromagnética en general.

En la Fig. 2 se muestra el espectro electromagnético de estas perturbaciones conformadas por un campo eléctrico y otro magnético y que muchas de ellas las encontramos constantemente en nuestro hábitat.

Figura 2

La figura 2 muestra con claridad que la luz blanca es una pequeña región del espectro electromagnético y en ella encontramos los colores del arco-iris; que en términos de su longitud de onda esta entre los 400 nanómetros (violeta) y 700 nanómetros (rojo). Esta figura muestra que las ondas electromagnéticas de mayor energía son aquellas con longitud de onda muy corta, pero con alta frecuencia; mientras que las de menor energía se caracterizan por tener una longitud de onda larga y una frecuencia baja.

Recordemos que el producto de estas dos propiedades de la onda definen la velocidad con que se propaga; y si es en el vacío, ese producto nos debe de dar la velocidad de la luz, 300,000Km/seg. Las ondas de mayor energía pueden dañar nuestro organismo. Así por ejemplo encontramos la luz ultra-violeta la cual causa quemaduras de piel; o bien los llamados rayos X con los cuales se puede ver si algún hueso de nuestro organismo esta fracturado, ya que son capaces de atravesar los músculos sin dificultad pero no los huesos.

Por el contrario, las ondas de menos energía en verdad están en nuestro hábitat cotidiano. Son las ondas electromagnéticas de la radio, de televisión y en general cualquier medio de comunicación como la telefonía inalámbrica. Con éstas últimas podemos vivir sin dificultad alguna, pero no con las primeras las cuales
realmente nos pueden causan daño.

Las ondas electromagnéticas con longitudes de onda mayores al rojo se identifican como radiación infra-roja y es absorbida por nuestro cuerpo dando la sensación de calor; es también la causante del efecto invernadero cuando es atrapada por los gases contaminantes acumulados en la atmósfera. Mientras que las ondas electromagnéticas con longitudes de onda más cortas que el color violeta, radiación ultra-violeta, son las causantes del bronceado de nuestro cuerpo cuando vamos a la playa o realizamos actividades a pleno sol. La radiación infra-roja y ultravioleta fueron descubiertas en el año de 1800 y 1801 por los alemanes W. Herschel y J.W. Ritten, respectivamente. Estas dos radiaciones no estimulan nuestro sistema de visión y provienen también del sol al igual que la luz blanca con la que es posible identificar objetos mediante los fenómeno de reflexión y absorción.

Columna del CIO
El Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) es uno de los Centros públicos de investigación pertenecientes al Conacyt. Se especializa en óptica y fotónica (estudio de la luz y su interacción con la materia) www.cio.mx

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