La radiación electromagnética inunda el Universo desde sus comienzos y nos llega constantemente desde el espacio ofreciéndonos información valiosísima sobre los cuerpos celestes que lo componen y también sobre las primeras etapas de su formación. De entre todas las formas de energía, ninguna puede ser tan esencial ni tan mortífera al mismo tiempo para la vida, como la radiación electromagnética. Pero además, en el último siglo, el ser humano ha aprendido a producirla y/o utilizarla en aplicaciones tan diversas como las radiografías, las comunicaciones de radio y televisión, la telefonía móvil, las redes Wi-Fi, los hornos microondas y un sinfín más.
En realidad, y a pesar de la amplia utilización que hacemos de ella, esta forma de energía no ha empezado a conocerse con precisión hasta hace poco más de un siglo y aún quedan muchos detalles que no son comprendidos plenamente.
¿Qué es la radiación electromagnética?
La radiación electromagnética es una forma de energía que puede propagarse o viajar a través del vacío (es decir, a diferencia de otras formas de energía que conoces, no necesita un medio material para transmitirse). Aunque también puede propagarse por medios materiales como el aire, el agua u otros, es en el vacío donde la radiación electromagnética viaja con mayor eficiencia y velocidad. La velocidad en el vacío de la radiación electromagnética es de 299.792.458 m/s y se representa con la letra c.
Te adelanto que comprender «de qué esta hecha» la radiación electromagnética no es tarea fácil, sobre todo porque los resultados del conjunto experimentos que se han hecho para saberlo, sugieren que esta energía es… ¡dos cosas a la vez! Para hablar de ella es necesario tener en cuenta dos conceptos simultáneamente, que además no se ajustan a la versión más cotidiana que tenemos de ellos.
Fotones vs. partículas materiales
Albert Einstein incluyó hacia 1906 el concepto de fotón (aunque no el término) para explicar el efecto fotoeléctrico. (Fuente de la imagen:www.biography.com)
Por una parte se considera que la radiación electromagnética está constituida o es transportada por un tipo muy especial de partículas: los fotones. Los fotones son partículas sin masa, es decir, no están constituidas por materia. Esto, de entrada, complica las cosas porque resulta bastante difícil imaginar una partícula que no está hecha de nada material. El problema se debe a que el concepto de partícula ha cambiado sustancialmente a lo largo del último siglo. Según la Física clásica una partícula es una entidad puntual con masa. A esto se denomina partícula material o clásica. Se trata de un concepto asequible porque se acerca bastante a nuestra experiencia sensible de lo que son los objetos materiales. Pero en la Física moderna el concepto de partícula se hace mucho más abierto y complejo a la luz de la mecánica cuántica. Las partículas son entidades que portan energía, pero no necesariamente poseen masa. Su posición en cada instante no es concreta sino que pueden existir simultáneamente en varias estados de posición.
Este nuevo concepto de partícula está muy alejado de nuestra percepción habitual de la Naturaleza, de forma que en nuestro esfuerzo para imaginar cómo es un fotón es difícil no dejarse llevar por el concepto clásico de partícula. De hecho, hay científicos que consideran que referirse al fotón como partícula es un mal planteamiento que provoca diversos errores y da lugar a un concepto equivocado de lo que es la radiación electromagnética. Asociar el concepto de fotón al término «partícula» lleva de forma casi espontánea a imaginarse a los fotones como microbolitas luminosas viajando por el espacio, y esto es algo, desde luego, muy alejado de la realidad.
Esquema del efecto fotoeléctrico. Un fotón transfiere toda su energía a un electrón que pertenece a un átomo. La energía absorbida por el electrón le hace «escapar» de su órbita atómica. (Fuente: http://www.ocw.unia.es)
Fue Albert Einstein quien introdujo el concepto de fotón (aunque el no utilizó esta denominación) para poder explicar un fenómeno llamado efecto fotoeléctrico. En este fenómeno, un fotón, al chocar contra un electrón que forma parte de un átomo le transfiere su energía y hace que el electrón «escape» de su órbita, conviertíendose en un electrón libre . Para explicarlo, Einstein habló de que debían existir una entidades elementales (cuantos) de luz (que hoy llamamos fotones) que serían los constituyentes elementales de esta forma de energía .
En realidad Einstein no empleó el término de fotón, nisiquiera el de partícula, para referirise a estas entidades. El término «fotón» fue una idea del científico norteamericano Gilbert Newton Lewis en 1926, que aunque inicialmente lo usó en el mismo sentido que Einstein terminó especulando sobre su naturaleza de partícula.
Sea como fuere, y aunque imaginarse un fotón como una microbolita de luz es muy poco riguroso, los fotones se comportan en determinadas circunstancias como las partículas «comunes» y poseen algunas propiedades (como un momento angular definido) características de ellas, de forma que la consideración de los fotones como partículas ha ayudado a comprender algunos fenómenos relacionados con la radiación electromagnética.
Sin embargo, el concepto de fotón por sí solo no es suficiente para comprender qué es la radiación electromagnética. Los fotones, esto es, las entidades más pequeñas de energía electromagnética, viajan en línea recta, pero su propagación está asociada a una onda muy especial que forma parte de la verdadera esencia de lo que es la radiación electromagnética. Probablemente ya has estudiado lo que es una onda; pero, por si acaso, hagamos un breve repaso de conceptos básicos, antes de que la energía electromagnética te sorprenda de nuevo.
Ondas electromagnéticas vs. ondas mecánicas
Las ondas son movimientos o modificaciones (perturbaciones) oscilatorias (de vaivén) de alguna magnitud que se propagan en una determinada dirección. El ejemplo típico es el de una piedra que cae sobre una superficie tranquila de agua y provoca ondulaciones que se propagan en todas direcciones formando círculos que se extienden alejándose del centro. Si observas detenidamente un punto cercano al lugar donde impacta la piedra observarás que, en ese punto, la superficie del agua sube y baja repetidamente, de forma inversa a como lo hacen otras zonas adyacentes. La masa de agua de la superficie solo experimenta un leve movimiento circular, pero el movmiento en sí, es decir, la perturbación, se traslada horizontalmente a través de la superficie del agua porque se transmite a las partículas adyacentes. (Observa que las moléculas de agua en sí mismas no se propagan con la onda, es decir, en la onda no hay transporte de materia). Observa la siguiente animación que muestra precisamente esto que acabo de contarte.
Por eso, las ondas suelen representarse con un dibujo como el que sigue:
Cada onda tiene una serie de carcacterísticas que la diferencian de las demás. Las más importantes son:
– Frecuencia: es el número de oscilaciones (ciclos) por unidad de tiempo. Se suele medir en Hercios (Hz). 1 Hz = 1 ciclo/s. Si la imagen de arriba correspondiera a 1 segundo de tiempo, la frecuencia de esta onda sería de 2 Hz ya que se han producidos dos oscilaciones (ciclos) en 1 segundo.
– Longitud de onda: Es la distancia que separa dos puntos q¡equivalente consecutivos (por ejmplo, distancia entre dos crestas adyacentes o entre dos vallles adyacentes)
–Amplitud: Es la máxima distancia que alcanzan las partículas con respecto al punto de equilibrio. Da una idea de la intensidad de la perturbación.
Las ondas sonoras o las ondas sísmicas se acercan bastante bien al ejemplo simple de las ondas en la superficie del agua, porque la oscilación o vibración física, es decir, la modificación de la posición de las moléculas de la atmósfera o de las partículas de las rocas es lo que se propaga. Las ondas superficiales del agua, las ondas sonoras y las ondas sísmicas son llamadas ondas mecánicas porque en ellas lo que varía es la posición de partículas materiales.
Esto nos lleva al segundo error habitual al intentar construir por primera vez un concepto visual de la radiación electromagnética: Nos imaginamos al fotón, la «bolita de luz», subido en la montaña rusa de su onda subiendo y bajando vertiginosamente por las cresta y valles de la misma.
Sin embargo, las ondas electromagnéticas no son ondas mecánicas, es decir, la onda no describe la oscilación de la posición de partículas materiales … Entonces, ¿qué característica de los fotones es la que varía de forma oscilatoria conforme se propagan?
En realidad varían dos cosas: la fuerza eléctrica y la fuerza magnética que acompañan al fotón. Conforme avanza, estas fuerzas experimentan subidas y bajadas de su intensidad que se suceden de forma alternativa, dando lugar a la formación de la onda electromagnética. Además, la fuerza o campo eléctrico y la fuerza o campo magnético se orientan en planos perpendiculares por lo que una onda electromagnética se suele representar, en realidad, como dos ondas perpendiculares sincronizadas (una para el campo eléctrico y otra para el campo magnético).
Clerk Maxwell desarrollóy modeló matemáticamente el concepto de onda electromagnética, probablemente la contribución más importante de la Física del siglo XIX. (Fuente de la imagen: http://www.astroparticulas.blogspot.com)
En realidad, el concepto de onda electromagnética es bastante anterior al de fotón (quizá por eso se habla de radiación electromagnética y no de radiación fotónica). En 1865, el científico escocés James Clerk Maxwell publicó un extraoridnario trabajo científico en el que describía la estrecha relación entre las fuerzas eléctricas y magnéticas, demostraba de forma teórica la existencia de las ondas electromagnéticas y argumentaba que la luz era precisamente un tipo de onda electromagnética. Aquel trabajo, que contiene la primera versión de las ecuaciones de Maxwell es uno de los pilares de la comprensión del electromagnetismo y, de hecho, Einstein comparó la calidad y valor de su trabajo con el de Isaac Newton. Las ecuaciones de Maxwell son un conjunto de ecuaciones que describen matemáticamente como son las ondas electromagnéticas, pero para que te hagas una idea del concepto de onda electromagnética lo mejor es que lo veas en la siguiente imagen:
Comparación de ondas mecánicas y ondas electromagnéticas. Observa como en las ondas electromagnéticas se produce la oscilación en fase, es decir, al mismo tiempo, de dos características: el campo magnético eléctrico (en azul) y el campo magnético (en rojo). Fíjate que ambos capos oscilan en planos perpendiculares entre sí y con respecto a la dirección de propagación de la onda. A diferencia de las ondas mecánicas (arriba), en las ondas electromagnéticas no ha cambio en la posición de partículas materiales.
Así pues, a modo de resumen, podemos decir que la radiación electromagnética está constituida por unas partículas, los fotones, que equivalen a paquetes elementales de energía que se mueven a unos 300.000 km/s en el vacío y que en su desplazamiento presentan un campo magnético y otro eléctrico que oscilan dando lugar a una onda electromagnética.
Características de las ondas electromagnéticas
Aunque la energía electromagnética siempre se desplaza a la misma velocidad en el vacío, las ondas electromagnéticas se diferencian unas de otras en su frecuencia y en su longitud de onda. De hecho, esa velocidad (c) puede describirse mediante una sencilla expresión que relaciona las tres magnitudes y que esirve para cualquier onda electromagnética:
Esta fórmula también nos permite expresar la longitud de onda en función de la frecuencia o la frecuencia en función de la longitud de onda. Como es lógico, ambas son inversamente proporcionales, es decir, cuanto mayor es la longitud de onda menor será su frecuencia (y viceversa, claro). Lo puedes comprobar a continuación:
Estas características son muy importantes porque cuanto menor es la longitud de onda de un fotón ( y, por tanto, mayor su frecuencia) mayor es su energía. Es decir, diferentes fotones pueden transportar diferente cantidad de energía en función de las características de la onda elctromagnética que les caracteriza. Puedes experimentar con la interrelación de la longitud de onda y la frecuencia de una onda electromagnética en la siguiente animación de una onda electromagnética
Las frecuencias de las ondas electromagnéticas son enormemente variables, desde el tamaño de una partícula subatómica hasta el de una ciudad, de modo que las energías asociadas a ellas también lo son. Al rango de variación de las frecuencias de las ondas electromagnéticas se le llama espectro electomagnético y es tan amplio que las ondas electromagnéticas se clasifican en varios tipos, porque sus efectos son muy diferentes.
Espectro electromagnético con referencias de escala para el tamaño d ela longitud de onda y otroa datos
Por si quieres otra representación del espectro electromagnético, en este caso, de mayor a menor energía, aquí tienes la siguiente imagen:
Espectro electromagnético. (Fuente: Wikipedia)
Puedes ver que los tipos de radiaciones electromagnéticas son muy diversos y cada uno de ellos posee propiedades diferentes a pesar de que todas consisten en el mismo tipo de energía, pero eso ya es otra historia. Si te interesa el tema puedes seguir aprendiendo en esta otra entrada.
Para terminar, os dejo de postre un interesante video de la NASA que hace un repaso general de todo lo que hemos visto en este artículo. El video está en inglés, pero tiene activados subtítulos en castellano y es realmente bueno:
Naturalmente, Ciencias 
La verdad es que es un poco complicado de entender pero, le sigo dando vueltas a la cabeza, ¿son perjudiciales as ondas electromagnéticas?
Hola, Santi!
Es cierto que es complicado, incluso para los especialistas, y es que a escalas subatómicas la Naturaleza es poco intuitiva y no parece ajustarse a lo que nos sugieren nuestros sentidos y las limitaciones de nuestra estructura de comprensión.
Con respecto a tu segunda pregunta, precisamente estoy preparando una segunda parte que habla de eso, pero te adelanto algunas ideas: Las radiaciones electromagnéticas se clasifican en dos grandes grupos: ionizantes y no ionizantes. La ionizantes, que son las de alta energía (longitudes de onda muy pequeñas) son capaces de alterar átomos y moléculas debido a que hacen «saltar» electrones de los átomos, cambiando de esta forma sus propiedades. Entre estas radiaciones están los rayos gamma, los rayos X y los ultravioleta. Todos ellos son dañinos para los seres vivos, aunque eso no quiere que se les pueda buscar algunos usos de forma controlada.
Con respecto al otro grupo, las no ionizantes, que son de baja energía, los daños, si es que existen, son mucho menos evidentes. En este grupo está la luz visible, las microondas o las ondas de radio. En principio, su baja energía no les permite alterar átomos, pero algunos científicos no las tienen todas consigo porque en algunos estudios se pone de manifiesto alguna correlación entre proximidad a fuentes de este tipo de ondas (como antenas de telefonía o líneas de alta tensión) y un mayor índice de incidencia de algunas enfermedades. Sin embargo, no se han podido demostrar mecanismos claros de esto. Es un debate abierto que levanta todo tipo de polémicas.
Espero que una próxima entrada te ayude a responder tus dudas.
Siento responder con tanto retraso , y espero que aceptes mi comentario 🙂
Las estrellitas y las ondas del dibujo creo que se quieren referir a la radiación electromacnetica porque este tipo de energía se puede transmitir por 2 medios , se puede propagar mediante el vacío y mediante un material , aunque es cierto que este tipo de energía se propaga con mayor velocidad mediante el vacío , ademas el título dice que tiene doble personalidad refiriendose a que se puede propagar por dos medios , creo yo .
Espero no equivocarme mucho , gracias por leerlo 🙂
Hola María!
Gracias por tu participación. Efectivamente, la luz y los demás tipos de radiación electromagnética pueden propagarse a través de diferentes medios, aunque lo hacen más rápidamente a través del vacío. En realidad, dado que la luz y demás radiación em no necesita soporte material para propagarse, la materia es un estorbo para su transmisión.
Sin embargo, no es a esto a lo que se refiere el título o la imagen, sino a aquello de lo que está «hecha» la radiación electromagnética. En unos experimentos parece ser una cosa; en otros, otra. Da la impresión de que la radiación em es dos cosas a la vez.
¿Qué piensas que representarán las bolitas brillantes? ¿y las ondulaciones rojas?
¿Te atreves a intentarlo de nuevo?
Ah, creo que ya sé la solución gracias a tu pequeña pista.
Por una parte se dice que la energía electromagnética esta formada o constituida por fotones ( que representan las bolitas brillantes ) y por ondas tanto magnéticas como eléctricas (que representan las ondas )
Así pues, a modo de resumen, podemos decir que la radiación electromagnética está constituida por unas partículas, los fotones, que equivalen a paquetes elementales de energía que se mueven a unos 300.000 km/s en el vacío y que en su desplazamiento presentan un campo magnético y otro eléctrico que oscilan dando lugar a una onda electromagnética , por eso se dice que es una energía con doble personalidad.
¿Cómo es posible que un fotón de luz azul no sea más eficiente que el de luz roja a pesar de ser más potente?
No sé con respecto a qué proceso en concreto refieres la eficiencia, pero, en efecto, y aunque resulte paradójico a primera vista, energía asociada a un fotón y eficiencia en un proceso no siempre van de la mano.
La energía asociada a un fotón sólo tiene que ver con su longitud de onda (de forma inversa) o frecuencia (de forma directa). Sin embargo, la efciencia con la que contribuye a un proceso depende de la «facilidad» que tenga para interactuar con la materia que se trate en cada situación. Gran parte de la interacciones de fotones de luz con la materia tienen que ver con la absorción de la energía del fotón por parte de electrones que forman parte de átomos. Pero los electrones asociados a los átomos sólo puede existir en determinados niveles de energía, por lo que para cambiar de nivel energético sólo pueden absorber o emitir cantidades concretas de energía. Es decir, en los casos de cambio de nivel de energía de los electrones, los átomos sólo absorben eficazmente aquellos fotones que aportan la energía apropiada (ni más, ni menos) para aumentar la energía de algunos de sus electrones a un nivel más alto.
Esto da lugar a los fenómenos de espectros de absorción que permiten identificar la presencia de una sustancia según las longitudes de onda concretas que son absorbidas al atravesar la luz blanca dicha sustancia.
Existen ejemplos diversos en los que fotones más energéticos son, sin embargo, menos eficientes que otros menos energéticos. Así en la fotosíntesis, por ejemplo, los fotones «verdes» (que, como sabes, son más energéticos que los «rojos») son sin embargo menos eficientes desde el punto de vista fotosintético porque la clorofila no posee electrones capaces de absorber este tipo de fotones.
Otro ejemplo, las radiaciones gamma que llegan a la Tierra desde el espacio no consiguen atravesar la atmósfera terrestre, que, sin embargo, es muy transparente a la luz visible, mucho menos energética.
De una forma quizá demasiado simple, podría decirse que en cuestiones de fotones no se trata soólo de «cantidad» sino también de «calidad».
Espero haberte sido útil. Gracias por participar en el blog.
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Como pudiera entonces definir lo que es el campo electrico y el campo magnetico?
Ante todo, te pido disculpas por la tardanza en contestar. Los campos eléctrico y magnético son campos vectoriales de fuerza (esto es, representan fuerzas que varían su intensidad y dirección en función de la posición de cada punto en el campo). Ambos están íntimamente relacionados, hasta el punto que, actualmente se consideran caras de una misma moneda.
Incialmente, ambos conceptos se consideraron bien diferenciados porque cada uno de ellos se originó a partir de experiencias independientes (electricidad y magnetismo). Pronto se descubrió que había una estrecha relación entre los fenómenos eléctricos y los magnéticos y, prueba de ello, son los fenómenos de inducción electromagnética (por los que un campo magnético variable provoca una corriente eléctrica) o el efecto electroimán (que demuestra que el movimiento de cargas eléctricas genera un campo magnético) ambos estudiados en la primera mitad del siglo XIX.
La propia naturaleza del fotón, como partícula portadora de fuerza, que integra las fluctuaciones de estos campos de forma «sincronizada» son prueba de esta identidad común de ambos. (En Física relativista, la integración de ambos campos hace que se le considere una sola entidad denominada tensor electromagnético).
Gracias por participar en el blog.
grandioso !gracias¡
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Hola, espero lea mi pregunta.
¿Hay algún especie de elemento químico que ayude contra la radiación?
Hola, Crisitan.
Antes que nada, darte las gracias por participar en el blog.
Con respecto a tu pregunta, no toda la radiación electromagnética es perjudicial para la vida, ni mucho menos. De hecho, parte de ella es esencial para la vida. No obstante, es verdad que las radiaciones electromagnéticas más energética tales como los rayos gamma, X o ultravioeleta, pueden ser dañinas para los seres vivos.
¿Qué elementos químicos pueden ayudarnos en particular contra esta radiación? Pues en realidad cualquiera en mayor o menor medida. La materia y la radiación electromagnética interactúan entre sí. Los átomos pueden absorber parte o toda la energía de los fotones que «chocan» contra ellos, de forma que la materia en general, puede actuar como escudo contra radiaciones electromagnéticas potencialmente perjudiciales.
De hecho cuando colocas una sombrilla para protegerte del Sol, estás haciendo que las sustancias de las que este formada la superficie de la misma, absorban parte de la radiación para que no llegue hasta nosotros.
Quiza te interese leer el siguiente artículo del blog que explica el papel protector que ejercen los gases de nuestra atmósfera frente a radiaciones electromagnéticas perjudiciales.
Hola,
Debajo de mi casa hay un transfromador electrico que da luz al manzana donde vivimos. Al comprar este piso no fui informado que iba a estar este transformador. En su dia me dijeron que no lo podian quitar pero me gustaria saber si tendria posiblidad poniendo una queja o denuncia que me lo quitan?
Gracias
Hola.
Es cierto que la posible relación de la exposición a campos electromagnéticos y algunas enfermedades despertó la preocupación de muchos ciudadanos cuando aparecieron algunos estudios epidemiológicos que señalaban un incremento de algunos tipos de enfermedades en la proximidad de este tipo de instalaciones. Más recientemente, la abundancia de instalaciones para la transmisión de comunicaciones de telefonía móvil ha reavivado este tipo de debate.
La verdad es que los resultados de todos estos estudios son poco precisos y por cada uno que encuentra alguna relación, hay otros que la niegan. Todos los comités de expertos que han elaborado informes al respecto señalan que no es posible establecer ningún mecanismo que sugiera la influencia de los campos electromagnéticos habituales con efectos perjudiciales contra la salud. La Organzación Mundial de la Salud tampoco establece una relación entre exposición a campos electromagnéticos y daños a la salud. Por esta razón, la legislación al respecto no es muy restricitiva.
En el caso de Europa, existe una recomendación del Consejo de Ministros de Sanidad que establece unos límites preventivos para la exposición a campos electromagnéticos. Este límite (100 microteslas) es el que podría argumentarse de forma general contra el establecimiento de una estación eléctrica , pero la verdad es que la influencia del campo magnético generado por una central de este tipo en una vivienda seguro que es muy inferior al límite que te indico, por cerca que esté tu casa del transformador. En realidad, es probable que algunos electrodomésticos de la propia vivienda generen una exposición mayor a campos electromagnéticos que cualquier estación eléctrica, porquela intensidad del campo electromagnético decrece rápidamente con la distancia.
Otra cosa es si en el lugar concreto donde vivas existe alguna legislación local que regule este tipo de casos por cuestiones preventivas o, simplemente, estéticas.
Te dejo algunos enlaces por si pudieran ser de tu interés.
Página de la OMS sobre CEM y salud
Informe del Ministerio de Sanidad y Consumo de España sobre riesgos de exposición a CEM
Información sobre CEM y cáncer del Instituto nacional del cáncer de Estados Unidos
Espero haberte sido de alguna ayuda. Un saludo.
Muchísimas gracias por tu rápida y extendida respuesta,Siento que puedo estar as tranquila, voy a leer los inlases
Un saludo!
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Gracias por la Información.
Puedo saber quien escribió este articulo? Que lindoooooo!! Justamente así me imaginaba a los fotones 😦 Jajajajaj
buenos días, quisiera saber que diferencia hay entre ondas electromagnética y radiación electromagnética. Gracias
Hola, Carmen Rosa.
Ambos términos se refieren a características distintivas de la energía electromagnética.
El término de radiación electromagnética se refiere a que este tipo de energía se puede propagar usando mecanismos de radiación, es decir, es una energía que puede ser emitida a partir de objetos y puede propagarse a través del vacío. No todas las radiaciones tienen por qué ser de tipo electromagnético. Las hay también corpusculares, es decir, que están formadas por partículas materiales, como núcleos de átomos de Helio (partículas alfa).
El término de onda electromagnética se refiere a que la propagación de este tipo de energía se produce de forma ondulatoria. Esta energía se transmite en forma de una perturbación de una combinación de campos eléctrico y magnético cuyos valores de intensidad suben y bajan de forma oscilatoria (de forma análoga a como lo hace la superficie del agua cuando se tira una piedra en el centro de una piscina y observamos la formación de ondulaciones que forman circunferencias que se ensanchan a partir del punto de impacto).
Espero que esta explicación pueda serte útil. Gracias por participar en el blog.
Hola. Muchas felicidades por el artículo.
Una pregunta. Como el fotón no tiene masa ni carga, ¿es sensible a la carga de las partículas?
Cuando interacciona con la materia ¿lo hace por la carga del electrón o no tiene nada que ver?
O sea, el fotón ¿es sensible a la fuerza electromagnética? me refiero al fotón real, porque ya sé que el virtual es el responsable de la interacción electromagnética.
Muchas gracias. Un saludo.
Hola, Tomás.
No he podido atender el blog durante unos días, así que, ante todo disculpa el retraso en responderte.
Los fotones tienen el comportamiento de una partícula en algunos aspectos, pero el hecho de que no tienen masa los convierte en algo bastante distinto a las partículas materiales a las que estamos acostumbrados. Esto no quiere decir que el fotón sea algo virtual, por el hecho de no poseer masa. Su existencia es tan real como los objetos que te rodean.
Por otra parte, el fotón no es que sea sensible a la «fuerza electromagnética», es que él es el portador de esa forma de energía. El fotón no posee carga eléctrica, así que no se producen interacciones eléctricas de atracción y repulsión eléctrica. Sin embargo, los fotones sí pueden interactuar con partículas con carga eléctrica. Quizá el mejor ejemplo es el efecto fotoeléctrico: los electrones pueden absorber la energía de fotones de luz hasta el punto de hacerlos escapar del átomo al que pertenecen. Más aún, un electrón, al cambiar su velocidad puede desprender energía generando fotones. Así pues, el fotón sí interactúa con partículas que poseen carga eléctrica.
He comentado en un comentario aparte. Muchas gracias.
Muchísimas gracias por tu respuesta, muy clara, pero permíteme una aclaracioión.
Si tenemos una cartulina de un color determinado los fotones de esa frecuencia serán absorbidos por los electrones, se excitarán y, posteriormente, volviendo a su estado de mínima energía lo emitirán, y nosotros los veremos como su color, pero ¿qué pasa con los demás fotones que inciden en la cartulina? Ninguno atraviesa la cartulina y alguno de ellos tendrán más energía que los del color de la cartulina ¿qué ocurre con ellos?
Hay frecuencías que atraviesan la matería y tienen más energía que la luz ¿por qué lo hacen y no excitan a los electrones?
Las ondas de radio, tv, teléfono, atraviesan la materia y tienen menos energía que la luz ¿por qué?
Perdona por la insistencia, pero es un tema muy interesante y, al mismo tiempo, complejo.
Un saludo.
Hola, Tomás
Me alegro de poder ayudarte. La siguiente pregunta que planteas es muy interesante y la respuesta, en realidad, bastante sencilla. La interacción de la radiación electromagnética con la materia no es sólo cuestión de cantidad, sino también de calidad. Me explico, cada tipo de átomo o de molécula es especialmente sensible, es decir, absorbe más fotones de determinadas longitudes de onda.
Cada átomo, debido a su estructura electrónica, posee determinadas frecuencias de resonancia. Esto significa que la energía es especialmente absorbida cuando posee esas frecuencias y no otras. De esta manera, se puede producir la paradoja de que una radiación de menor energía (menor frecuencia) pueda atravesar con mayor facilidad determinado sistema material que otra con más energía (mayor frecuencia). Se me vienen a la mente varios ejemplos.
Quizá el más típico sea el de un puente que se viene abajo cuando pasa una formación de soldados desfilando sobre él (aunque imagino que los puentes reales actuales tendrán en cuenta este efecto). El fenómeno se debe a que si la cadencia o ritmo de la formación coincide con la frecuencia de resonancia de la estructura del puente, este absorberá una cantidad de energía mucho mayor que provocará una vibración máxima que lo desestabilizará. Podrían haber pasado el doble o el triple de soldados desfilando a otro ritmo (o mejor aún, sin ritmo alguno) y el puente no se resentiría. Así pues, no es cuestión sólo de cuánta energía, sino de qué tipo de energía.
El fenómeno de la resonancia permite explicar por qué la atmósfera de la Tierra es mucho más transparente a la radiación visible que al ultravioleta, por ejemplo, a pesar de que la primera es menos energética que la segunda.
Naturalmente, la capacidad de una radiación de atravesar un sistema material también dependerá de la densidad o el espesor de este. Con la suficiente cantidad de átomos, cualquier sustancia será capaz de “detener” el paso de una radiación electromagnética, coincida o no con su frecuencia de resonancia.
Espero haberte sido útil para entender este fenómeno. Un saludo.
Muchas gracias, intentaré leer más sobre la resonancia.
Pero en cuanto a lo que te dije sobre la cartulina ¿qué pasa con los fotones que inciden en ella y no son de su color?
Me imagino que se quedan dentro, porque la cartulina «para» todas las frecuencias de luz visible, no la atraviesan, entonces ¿los demás fotones que no emite la cartulina ¿excitan a las moléculas y les proporcionan temperatura? Porque la energía de esos fotones estará en algún sitio.
Cuando un objeto está bajo el son inciden en él miles de millones de fotones y solo refleja los de su color ¿qué pasa con el resto de la energía recibida?
Perdona si me repito, quiero que quede clara mi duda y en mensajes escritos a veces cuesta hacerse entender.
Un saludo y gracias por tu paciencia.
Hola de nuevo, Tomás.
Como bien dices, la energía total del sistema debe conservase, así que la energía que no es reflejada por la cartulina, se invierte en la propia cartulina que, a nivel molecular, se traducirá en una mayor energía cinética de las moléculas, es decir, un incremento de temperatura.
Observa que esto coincide con lo que puede observarse a partir d ela experiencia coridiana. Una cartulina de color blanco aumentará en menor medida su temperatura que una de color negro al ser iluminada, ya que esta última abosorbe la energía de fotones de todo tipo de frecuencias dentro del espectro visible.
Fíjate que la cartulina también podrá devolver parte de la energía en forma de fotones menor frecuencia que los incidentes de la luz visible (por ejemplo, infrarrojo).
Espero haberte ayudado. Un saludo y gracias por participar en el blog.
Muchísimas gracias por tus respuestas. Me ha quedado muy claro.
Un saludo y hasta otra.
Hola, siento hacer este comentario con tanto retraso, pero bueno, mas vale tarde que nunca
Yo quería saber qué es la amplitud de onda de una onda electromagnetica, tanto en el campo magnético como en el eléctrico
Hola
Somos unos estudiantes de 4 de la ESO y estamos realizando un trabajo en grupo sobre la radiación electromagnética y sus efectos. Su artículo nos ha sido de gran ayuda pero no conseguimos comprender la relación entre los fotones y las ondas electromagnéticas, ya que el tema es nuevo para nosotros. Le agradeceríamos muchísimo que nos lo pudiera explicar. Relacionado con esto nos preguntábamos si sabría algo sobre los efectos de la radiación electromagnética en nuestra salud. Gracias de antemano, un saludo de los estudiantes del colegio La Salle Beasain.
Hola.
En primer lugar, gracias por participar en este blog.
Con respecto a vuestra primera pregunta, en efecto, resulta algo complejo entender esa relación (o doble personalidad, como se dice en la entrada del blog) de la radiación electromagnética. No solo a vosotros/as sino incluso a los científicos cuando intentaron averiguar la naturaleza de algunas formas de radiación electromagnética, como es el caso de la luz. En aquellos experimentos, la luz se comportaba a veces como otros tipos de ondas (por ejemplo las de sonido, o las sísmicas), pero en otros, la luz se comportaba como si estuviera hecha de pequeñas bolitas (partículas) y por eso se “inventó» el concepto de fotón.
Puede decirse que los fotones en realidad no son más que paquetes de energía electromagnética. Es decir, la radiación electromagnética no se extiende uniformemente en el espacio sino que “se concentra” en pequeñas cantidades y regiones del espacio (a escala microscópica, claro está). Cada uno de esos paquetes elementales de energía es un fotón.
Ahora bien, ¿qué clase es la energía tienen esos paquetes (fotones)? Pues sabemos que esa energía está relacionada con dos fuerzas (la magnética y la eléctrica). Es decir, la radiación electromagnética genera fuerzas tanto eléctricas como magnéticas (no se han partido mucho la cabeza a la hora de poner nombre a la radiación). Por eso se dice que los fotones tienen asociado un campo eléctrico y otro magnético, pero, cosa curiosa, la intensidad de esta fuerza varía cíclicamente entre un máximo y un mínimo (oscila como lo haría la posición de una pelota que está botando). Esto hace que la energía de los fotones al viajar por el espacio adopte la forma de onda, y, por eso, hablamos de onda electromagnética.
En resumen, la idea de fotón se refiere a la forma cuantizada, es decir, en forma de “paquetes básicos”, que muestra la radiación electromagnética, en tanto el concepto de onda electromagnética se refiere a los cambios oscilatorios que las fuerzas provocada por esta energía muestran con el tiempo. Si os dais cuenta fotón y onda electromagnética son dos términos que se usan para representar o simbolizar dos características de este tipo de energía.
Con respecto a la segundo, los efectos de la radiación electromagnética sobre la vida son enormemente diversos (lo que no es de extrañar, porque también lo es su intensidad). Las más energéticas (rayos gamma y rayos X) se denominan ionizantes y son muy destructivas para la vida por su capacidad de hacer saltar electrones de los átomos provocando la alteración y o destrucción de las biomoléculas. Otras como los rayos UV, como sabéis, también pueden ser muy perjudiciales porque aún poseen suficiente energía para penetrar en las primeras capas de la piel y dañar gravemente las células.
Por el contrario, otras formas de radiación electromagnética, como es el caso de la luz, no sólo no son perjudiciales, sino que son esenciales para la vida (¿Qué sería de nosotros sin las plantas y cómo podrían estas sobrevivir sin poder realizar fotosíntesis?).
Con respecto a otras radiaciones menos energéticas, como es el caso de las ondas de radio, el debate está en pleno apogeo actualmente. Es cierto que el uso masivo de telefonía móvil o de comunicaciones WIFI, por ejemplo, hacen que vivamos literalmente bañados en ondas de radio, pero, la verdad es que no hay resultados concluyentes hasta la fecha que demuestren una relación causa efecto con enfermedades concretas con las dosis habituales a las que estamos sometidos.
Existe una normativa europea al respecto que establece el máximo de exposición a radiaciones de este tipo que a lo mejor os puede ser útil para el trabajo.
Os dejo a continuación una serie de enlaces que pienso os pueden ser útiles
Entrada del blog “radiación, atmósfera y vida”
Página de la OMS sobre CEM y salud
Informe del Ministerio de Sanidad y Consumo de España sobre riesgos de exposición a CEM
Información sobre CEM y cáncer del Instituto nacional del cáncer de Estados Unidos
En fin, espero que estas ideas os puedan ser de utilidad. ¡Suerte con vuestro trabajo!
hola, buen articulo y una pregunta ¿cual es la relacion entre la electricidad y la radiación electromagnetica?
Hola, Frida.
Disculpa que haya tardado unos días en responderte.
El término de electricidad es enrealidad un concepto muy amplio que engloba muchos fenómenos relacionados con las cargas eléctricas en general. La electricidad estática, por ejemplo, o la corriente eléctrica, o la inducción electromagnética que se produce en una dinamo, serían diferentes manifestaciones del fenómeno de la electricidad.
La radiación electromagnética está relacionada con las cargas eléctricas y su movimiento. Cualquier carga eléctrica que se mueva de forma acelerada generará una radiación electromagnética que se propagará en todas direcciones a través del vacío.
Desde un enfoque cuántico, decimos que, por ejemplo, cuando un electrón (que posee carga eléctrica) salta de un nivel energético de un átomo a otro menor pueden liberarse fotones «portadores» de la radiación electromagnética.
En resumen, podríamos decir que la radiación electromagnética es consecuencia de ciertos fenómenos relacionados con la electricidad y movimiento de algunas partículas.
Espero que te haya podido servir de ayuda. Si quieres profundizar en la base teórica de estos planteamientos, en este artículo :
lo explica de forma clara y breve.