La luz visible y el espectro electromagnético
Una tarde de llovizna en Cusco, Luciana ve un arcoíris. Poco después se da cuenta de que su cara está roja por el sol, aunque ni siquiera sintió calor. ¿Qué es lo que vio con sus ojos y qué es lo que le quemó la piel sin que lo viera? Al final de la página lo sabrás.
Ondas: longitud de onda y frecuencia
Una onda es una perturbación que se repite y transporta energía. Piensa en las olas del mar de Miraflores: se ven crestas que pasan una tras otra.
Dos datos describen una onda:
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Longitud de onda ($\lambda$): la distancia entre dos crestas seguidas. Se mide en metros (m) o en nanómetros (nm), donde $1\ \text{nm} = 10^{-9}\ \text{m}$.
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Frecuencia ($f$): cuántas crestas pasan por un punto cada segundo. Se mide en hertz (Hz).
Observa la relación: si las crestas están muy juntas (longitud corta), en un segundo pasan muchas (frecuencia alta). A mayor frecuencia, menor longitud de onda, y al revés.
Camila le explica a su compañero Mateo que la luz que vemos con los ojos es una onda electromagnética. Explica con tus palabras qué significa que la luz visible sea «una…
Camila le explica a su compañero Mateo que la luz que vemos con los ojos es una onda electromagnética. Explica con tus palabras qué significa que la luz visible sea «una región del espectro electromagnético».
El espectro electromagnético
La luz es una onda electromagnética. A diferencia del sonido o de las olas, no necesita un medio material: viaja incluso por el vacío, como la luz del Sol hasta la Tierra.
Existen ondas electromagnéticas de longitudes muy distintas: desde edificios de largo hasta más pequeñas que un átomo. Al conjunto ordenado de todas ellas se le llama espectro electromagnético.
El orden, de menor a mayor frecuencia: ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
La luz visible es solo una franja pequeña de ese espectro: la única que nuestros ojos pueden detectar. Por eso decimos que es una región del espectro electromagnético.
| Radiación | Uso cotidiano |
|---|---|
| Ondas de radio | radio, celular, wifi |
| Microondas | horno microondas |
| Infrarrojo | control remoto del televisor |
| Visible | ver, fotografiar |
| Ultravioleta | broncea y quema la piel |
| Rayos X | radiografías |
| Rayos gamma | tratamientos contra el cáncer |
En la clase de Ciencia y Tecnología, la profesora escribe en la pizarra estas radiaciones: rayos X, ondas de radio, luz visible, microondas. Indica cuáles de ellas son…
En la clase de Ciencia y Tecnología, la profesora escribe en la pizarra estas radiaciones: rayos X, ondas de radio, luz visible, microondas. Indica cuáles de ellas son ondas electromagnéticas y menciona un ejemplo de uso cotidiano de dos de ellas.
Diego ordena las regiones del espectro electromagnético en su cuaderno, pero se equivoca y escribe esta lista de mayor a menor frecuencia: ondas de radio, microondas,…
Diego ordena las regiones del espectro electromagnético en su cuaderno, pero se equivoca y escribe esta lista de mayor a menor frecuencia: ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz visible, ultravioleta, rayos X, rayos gamma. Corrige el orden y explica qué ocurre con la longitud de onda cuando la frecuencia aumenta.
Los colores de la luz visible
La luz blanca del Sol es una mezcla de colores. Cuando una llovizna actúa sobre ella, vemos el arcoíris: rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta.
Cada color corresponde a una longitud de onda y una frecuencia distintas. La luz visible va aproximadamente de 400 nm a 700 nm.
| Color | Longitud de onda aproximada |
|---|---|
| Violeta | 400 nm |
| Azul | 450 nm |
| Verde | 550 nm |
| Amarillo | 580 nm |
| Rojo | 650 a 700 nm |
El rojo tiene la mayor longitud de onda y la menor frecuencia. El violeta tiene la menor longitud de onda y la mayor frecuencia.
Los colores del arcoíris que Luciana observa después de una llovizna en Cusco son rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta. Indica cuál de estos colores…
Los colores del arcoíris que Luciana observa después de una llovizna en Cusco son rojo, anaranjado, amarillo, verde, azul, añil y violeta. Indica cuál de estos colores tiene la mayor longitud de onda y cuál tiene la mayor frecuencia.
Una tabla muestra tres luces de colores que Ximena observa en un experimento con un prisma, junto con su longitud de onda aproximada: | Luz | Longitud de onda (nm) |…
Una tabla muestra tres luces de colores que Ximena observa en un experimento con un prisma, junto con su longitud de onda aproximada:
| Luz | Longitud de onda (nm) |
|---|---|
| A | 450 |
| B | 550 |
| C | 650 |
Identifica el color aproximado de cada luz y ordénalas de menor a mayor frecuencia. Justifica tu respuesta con la relación entre longitud de onda y frecuencia.
Más allá de lo visible
Que no veamos una radiación no significa que no exista ni que no haga nada.
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Infrarrojo: está justo antes del rojo. El control remoto lo emite y por eso no ves la señal, pero una cámara de celular sí puede captarla.
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Ultravioleta (UV): está justo después del violeta. Lleva más energía que la luz visible y puede dañar la piel y los ojos. En la sierra, a gran altitud (por ejemplo, en Cusco a más de 3,000 m s. n. m.), hay menos atmósfera que filtre la radiación UV, así que se recomienda usar protector solar y sombrero.
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Rayos X y gamma: tienen frecuencias aún mayores y atraviesan el cuerpo. Por eso la radiografía se hace con protección: el personal usa mandiles de plomo y se limita el tiempo de exposición.
Sebastián dice: «El ultravioleta es luz porque también viene del Sol, así que lo vemos». Valentina responde que no es correcto. Explica quién tiene razón, ubicando el…
Sebastián dice: «El ultravioleta es luz porque también viene del Sol, así que lo vemos». Valentina responde que no es correcto. Explica quién tiene razón, ubicando el ultravioleta y la luz visible en el espectro electromagnético, y menciona por qué en la sierra, a gran altitud, se recomienda usar protector solar.
Fernanda investiga para la feria de ciencias del colegio y encuentra que el control remoto del televisor usa radiación infrarroja, que el horno microondas usa microondas…
Fernanda investiga para la feria de ciencias del colegio y encuentra que el control remoto del televisor usa radiación infrarroja, que el horno microondas usa microondas y que una radiografía usa rayos X. Ordena estas tres radiaciones y la luz visible de menor a mayor longitud de onda. Luego, analiza por qué no vemos la señal del control remoto aunque funcione, y explica por qué los rayos X, a diferencia de la luz visible, requieren medidas de protección.
Relación entre rapidez, longitud de onda y frecuencia
Todas las ondas electromagnéticas viajan en el vacío con la misma rapidez, $c = 3 \times 10^{8}\ \text{m/s}$. Se cumple:
$$c = \lambda \cdot f \qquad\Rightarrow\qquad f = \frac{c}{\lambda}$$Esto explica por qué, si $c$ es constante, al aumentar $\lambda$ la frecuencia $f$ tiene que disminuir.
Fíjate: la de 500 nm (longitud menor) tiene mayor frecuencia que la de 600 nm. Cuadra con lo que vimos.
Tanto la luz roja de 700 nm como la violeta de 400 nm son luz visible, aunque tengan valores distintos, porque ambas están dentro de la franja de 400 a 700 nm que el ojo humano puede detectar.
Todas las ondas electromagnéticas viajan en el vacío con la misma rapidez, que se puede aproximar como $3 \times 10^{8}\ \text{m/s}$. Se cumple la relación…
Todas las ondas electromagnéticas viajan en el vacío con la misma rapidez, que se puede aproximar como $3 \times 10^{8}\ \text{m/s}$. Se cumple la relación $c = \lambda \cdot f$, donde $\lambda$ es la longitud de onda y $f$ la frecuencia. Una luz roja tiene una longitud de onda de $700\ \text{nm}$ y una luz violeta de $400\ \text{nm}$. Calcula la frecuencia de cada una, compáralas y argumenta por qué ambas son luz visible aunque tengan valores distintos. Recuerda que $1\ \text{nm} = 10^{-9}\ \text{m}$.