Espectros

Espectro electromagnético

Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplementeespectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de maneraanáloga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre éste, como la longitud de onda, lafrecuencia y la intensidad de la radiación.

Diagrama del espectro electromagnético, mostrando el tipo, longitud de onda con ejemplos, frecuencia y temperatura de emisión de cuerpo negro.
El espectroelectromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gammay 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 máximosería el tamaño del Universo (véase Cosmología física) aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito y continuo.

[editar]Rango energético del espectroEl espectro electromagnético cubre longitudes de onda muy variadas. Existen frecuencias de 30 Hzs y menores que son relevantes en el estudio de ciertas nebulosas.1 Por otro lado se conocen frecuencias cercanas a 2,9×1027 Hz, que han sidodetectadas provenientes de fuentes astrofísicas.2
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:
c = f \lambda \,\!, o lo que es lo mismo \lambda = \frac{c}{f}\,\!
E=hf \,\!, o lo que es lo mismo E=\frac{hc}{\lambda} \,\!
Donde c=299.792.458 \ \mathrm{m/s}\,\! (velocidad de la luz) y h\,\! es la constante de Planck, (h \approx 6,626069 \cdot 10^{-34} \ \mbox{J} \cdot \mbox{s} \approx 4,13567 \ \mathrm{\mu} \mbox{eV}/\mbox{GHz}).
Por lo tanto, las ondas electromagnéticas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y mucha energía mientras quelas 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 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 laradiación electromagnética interactúa con átomos y moléculas 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.3
La espectroscopía puede detectar una región mucho más amplia del espectro electromagnético que el rango visible de 400 a 700 nm. Un espectrómetro delaboratorio común y corriente detecta longitudes de onda de 2 a 2500 nm.
[editar]Bandas del espectro electromagnéticoPara 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 deonda (m) | Frecuencia (Hz) | Energía (J) |
Rayos gamma | < 10 pm | > 30,0 EHz | > 20·10−15 J |
Rayos X | < 10 nm | > 30,0 PHz | > 20·10−18 J |
Ultravioleta extremo | < 200 nm | > 1,5 PHz | > 993·10−21 J |
Ultravioleta cercano | < 380 nm | > 789 THz | > 523·10−21 J |
Luz Visible...