La luz y el espectro electromagnético
Energía del Sol
Casi toda (99,97%) la energía que tenemos en la Tierra proviene del sol. Esto supone una media de 340 julios/segundo por cada metro cuadrado de superficie terrestre.
La energía solar es energía nuclear. Proviene de las reacciones de fusión que se producen en el sol. En una reacción de fusión, dos núcleos pequeños se fusionan para formar el núcleo de un átomo más grande. Parte de la masa se convierte en energía en el proceso. A continuación se muestra una reacción de fusión típica. Un isótopo del hidrógeno, el deuterio o 2H, se combina con otro isótopo del hidrógeno, el tritio o 3H, para formar helio y un neutrón.
El núcleo del deuterio consta de 1 protón y 1 neutrón con una masa atómica de exactamente 2,0. El tritio tiene 1 protón y 2 neutrones (3,0 amu). El núcleo de helio tiene una masa de 3,98 amu y el neutrón libre es de 1,0 amu. En esta reacción parte de la masa, 0,02 amu, se convierte en energía.
Recuerda que el julio (J) es la unidad estándar de energía. Podemos convertir cualquier otra unidad de energía en julios o kilojulios (kJ). Hay muchos programas de conversión en línea que ayudan a realizar los cálculos. Por ejemplo, 1 julio es igual a 1 (kilogramo)(metro)2/(segundos)2.
En la última clase has visto que el sol, como cualquier otro objeto caliente, libera su energía en «rayos» discretos que tienen algunas propiedades de partículas y otras de ondas. La llamamos radiación electromagnética.
Hay una distribución de energías de la radiación que se parece a la distribución de energías cinéticas de átomos y moléculas dentro de una sustancia. La mayoría de los gráficos de las distribuciones de energía tienen una forma similar.
Nota que la radiación en el rango de la luz visible se acerca a la energía media del espectro solar, pero hay bastante radiación más y menos energética que ésta.
Tú también irradias energía. La radiación de un cuerpo de aproximadamente 310 K está en el rango de los infrarrojos.
Radiación electromagnética
La radiación electromagnética es el tipo de energía que engloba la luz, el calor y los rayos X. Puede describirse mediante un modelo de onda sinusoidal, en el que las propiedades de la radiación dependen de la longitud de onda, la frecuencia y otros parámetros de la onda. Para algunos propósitos, tiene más sentido describir la energía como una corriente de partículas de luz llamadas fotones, donde la energía de los fotones es proporcional a la frecuencia de la radiación.
Propiedades de las ondas de la radiación electromagnética:
- Amplitud (A): La altura de la onda
- Longitud de onda (λ): La distancia entre dos crestas de la onda
- Cresta y depresión: Los puntos más altos y más bajos, respectivamente, de una onda
- Velocidad de la luz ( c ): La velocidad de la radiación cuando viaja a través del vacío. Esta cantidad es la misma para todas las formas de radiación electromagnética, desde los rayos X hasta la luz y las ondas de radio, y es constante dentro de un medio de transporte concreto.La velocidad de la luz en el vacío es de 2,99792 x 108 m/s. La velocidad de la luz en el aire es sólo un 0,03% más lenta, y c en cualquiera de los dos medios suele redondearse a 3,00 x 108 m/s.
- Frecuencia (ν): El número de ondas que pasan por un punto fijo por segundo
- Período (T): El número de segundos que tarda una onda en pasar por un punto fijo
- ν = 1/T – La frecuencia de la onda es el recíproco del periodo.
- λ ν = c (o ν = c/λ) – el producto de la frecuencia por la longitud de onda es la velocidad de la luz. Alternativamente, la frecuencia de una onda es inversamente proporcional a la velocidad.
- E = hν = hc/λ , donde h es la constante de Planck, 6,626 x 10-34 – La energía de la radiación es igual a la constante de Plank multiplicada por la frecuencia de la radiación.
El espectro electromagnético
Aunque todas las ondas de radiación electromagnética viajan a la velocidad de la luz, los diferentes tipos de ondas tienen longitudes de onda, frecuencias y energías muy diferentes. Cuanto más corta es la longitud de onda de la radiación, mayor es la frecuencia y la energía. El espectro electromagnético va desde la radiación gamma (γ), que tiene la menor longitud de onda, la mayor frecuencia y la mayor energía, hasta las ondas de radio, que tienen la mayor longitud de onda y la menor frecuencia y energía.
La luz ultravioleta (UV) se divide en tres regiones:
- UV A, longitud de onda = 400 – 320 nm
- UV B, longitud de onda = 320 – 280 nm
- UV C, longitud de onda =
La luz visible está entre 750 nm (rojo) y 400 nm (violeta). ¿Recuerdas a Roy G. Biv?VolverTablas de orientaciónIntroducciónSiguiente