Energía y principios de radiación

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Anexo Y: Energía y Principios de Radiación

Radiación Electromagnética

La clave para comprender los sistemas de sensores remotos, la utilización y procesos de sus productos, es entender el camino en que la radiación electromagnética es generada, propagada y modificada.

En la naturaleza la luz visible es una de las muchas formas de radiación electromagnética. Las ondas de radio,microondas, luz visible, rayos ultravioletas y rayos x, son formas de ondas electromagnéticas. Son energía pura en forma de campos de fuerzas eléctricos y magnéticos y unidos que se transmiten en longitudes de ondas diferentes.

La radiación electromagnética es transportada por una onda en un campo electromagnético o un flujo de partículas, llamados fotones, y que no tienen masa. Los fotones con laenergía más alta corresponden a longitudes de onda más cortas.

Todas estas formas de energía son intrínsicamente similares y se irradian de acuerdo con la teoría básica de ondas, la cual describe la propagación de la energía electromagnética en forma armónica y sinusoidal a la velocidad de la luz (c). La distancia de un máximo de la onda al siguiente es la longitud de onda ([pic]) y el número depicos que pasan por un punto fijo en el espacio por unidad de tiempo es la frecuencia ([pic]).

De acuerdo a la física básica, las ondas cumplen con la siguiente ecuación:

[pic]

Figura x: Onda Electromagnética Sinusoidal (E) y una Onda Magnética (M).
Fuente: Elaboración Propia

Aunque muchas características de la radiación electromagnética se explican por la teoría de la onda,también esta la teoría cuántica que puede ayudar a explicar y comprender como la radiación electromagnética interactúa con la materia.

La teoría cuántica parte del principio, en el cual la radiación electromagnético está compuesta por varias unidades o partículas denominadas photones o quanta (Max Planck).

La frecuencia o longitud de onda de la radiación electromagnética es función de la energíadel fotón; y está relacionada por la ecuación de Max Planck:

[pic]

Donde Q es la energía de un quantum, h es la constante de Planck, y [pic] es la frecuencia.

Esta ecuación indica la que la energía de un fotón es directamente proporcional a su frecuencia e inversamente proporcional a su longitud de onda. Es decir, a mayor longitud de onda de una partícula, menor es su energía. Estoindica que cualquier energía naturalmente emitida con amplios [pic] será más difícil de ser detectadas que las radiaciones de [pic]estrechos. Los sensores que toman datos de radiaciones de amplias longitudes de onda, necesitan tomar una radiación de objetivos largos o durante un período de tiempo mucho mayor.

Las ondas más cortas son rayos gamma que tienen longitudes de onda de 10E-6 micras omenos. Las ondas más largas son de radio que tienen longitudes de onda de muchos kilómetros. El rango del visible consiste en la porción estrecha del espectro, de 0,4 micrones (azul) a 0,7 micrones (rojo).

Esta relación indica que la longitud de onda de la luz, es inversamente proporcional a la frecuencia. Un aumento en la frecuencia produce una disminución proporcional en la longitud de onda dela luz con un aumento correspondiente en la energía de los fotones que constituyen la luz. Al entrar en un nuevo medio, como vidrio o agua, la velocidad y longitud de onde de la luz se reduce, aunque la frecuencia permanece inalterada.

Espectro Electromagnético

El espectro electro magnético puede definirse como un arreglo continuo de radiaciones, ordenado en función de la longitudde onda ó frecuencia. Incluye ondas que se extienden de micrones a kilómetros y no existen instrumentos o mecanismos que puedan detectar la emisión de energía a lo largo de todo el espectro, razón por la cual éste ha sido dividido en varias regiones espectrales.

Nuestros ojos, sensibles a un tipo particular de energía electromagnética, están adaptados a captar sólo la luz...
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