Bioclimática: Espectro electromagnético (E.E.)


Por: Pilar Cristina Barrera Silva

En una visita a unos amigos que viven en el campo, me presentaron al joven  Jacinto, ya terminando su bachillerato y con la  expectativa de ingresar a la universidad  a estudiar Arquitectura,  en la capital de su departamento en Colombia, gracias a una beca que había ganado por sus buenos resultados académicos  en el colegio de la vereda San Onofre en donde ha pasado toda su vida.
Me comentaba Jacinto que le gustaría entender en qué consiste el E.E. ya que su profesor de física lo mencionó en clase, pero no había entendido mucho acerca de este tema.
Personalmente sentí alegría por la pregunta de alguien tan joven y me di cuenta que él tenía muchas expectativas de los estudios que en  breve comenzaría. Le comenté  que el bienestar de los seres humanos, y todo el paisaje que conforma lo animado o  lo inanimado dentro de nuestro planeta  en buena medida depende de lo que hoy en día conocemos como (E.E). -Pasé a relatarle lo siguiente:

-El E.E. se identifica con la distribución de energía  de las ondas electromagnéticas, estas ondas se presentan cuando partículas cargadas se mueven de manera acelerada. Una forma de producir radiación electromagnética es hacer oscilar en forma armónica estas cargas. Como él había estudiado ya algo de ondas mecánicas, le explicaba que las ondas electromagnéticas a diferencia de las ondas mecánicas no requieren medio de propagación.

-Al ser ondas tienen  velocidad de propagación, su valor en el vacío es c= 3,00X108m/s;  lo que diferencia una onda electromagnética de otra es la frecuencia y la longitud de onda que cada una presenta. La velocidad de la radiación electromagnética se relaciona con la frecuencia y la longitud de onda a partir de: c=λf; dónde λ es la longitud de onda y f es la frecuencia. De la expresión se nota que si la longitud de onda aumenta la frecuencia debe disminuir con el fin que el producto siempre se mantenga constante.

Le mostré el gráfico que vemos en  la figura 1. se aprecia la clasificación de la radiación electromagnética en términos de su longitud de onda en unidades de longitud y frecuencia medida en unidades del inverso del tiempo es decir en Hz.. Realizando un breve recorrido por éste se encuentra:

figura 1. Espectro electromagnético

Jacinto se mostraba muy sorprendido por esta forma de interpretar el E.E y le llamó mucho la atención los rangos de cada una de las regiones. Pasé en seguida a explicarle:

-Rango visible al ser humano: La parte visible del espectro para el ser humano es demasiado reducida, va de 400 nm a 700nm. Sin embargo podemos apreciar los colores del círculo cromático: violeta, azul, verde, verde -amarillo, amarillo, amarillo-rojo (naranja) y rojo. En la figura 1 observamos  el valor de la frecuencia y la longitud de onda para cada uno.  Los colores usualmente se expresan en rangos de frecuencia, no es posible asignar un valor específico para cada uno, ya que su tonalidad va cambiando de acuerdo a la forma cómo se observe de derecha a izquierda o al contrario.

Jacinto dijo: -El rango que tenemos para ver los colores es reducido en el contexto del E.E., pero para uno como ser humano es muy amplio. Todo puede ser relativo al ojo del observador. Luego miró a la lejanía. Noté a Jacinto muy sorprendido.

Luego le mostré el gráfico de la figura 2. indicándole que en la curva de sensibilidad se nota cómo las personas presentamos la mayor sensibilidad al color amarillo para un valor de 550 nm, en este contexto se entiende por “luz” la radiación que puede afectar el ojo humano.

Figura 2. Curva de sensibilidad

Me comentaba Jacinto:  -ahora sí entiendo porqué los motociclistas y ciclistas  usan chalecos de color amarillo para moverse en las noches-.

El se reía mucho y decía que ahora entendía mejor muchas cosas que tampoco sabia que desconocía.

Luego le comenté como los humanos podemos disfrutar la belleza de la naturaleza gracias a estos colores, la cual nos muestra una gran variedad de tonalidades dependiendo del lugar geográfico donde estemos, no es lo mismo apreciar el color verde de las montañas en un lugar de clima “frio” como es la ciudad de Bogotá, a compararlo visualmente con un lugar de clima “cálido” como la ciudad de Cali, estando estas dos urbes ubicadas en Colombia, país suramericano de clima tropical.

También le expliqué acerca de cómo un artista puede  aprovechar los colores pigmento de su paleta para combinar matices y crear una muy amplia gama de valores tonales en un paisaje,  bien sea figurativo o de carácter abstracto. Uno de los valores agregados a la obra es la combinación de estos matices, en ésta circunstancia el artista debe ser cuidadoso para evitar que su paleta se manche, se torne muy oscura y en consecuencia muy difícil de manejar. Los colores pigmento se obtienen por efectos de luz visible reflejada por ciertos pigmentos aplicados a las superficies. Le comenté a Jacinto que le explicaría acerca de las regiones del E.E., y en otra charla le comentaría de la interacción de estas regiones con nosotros los seres humanos y con todo lo que nos acompaña en nuestro planeta.

Quedó aun mas asombrado cuando le empecé a explicar las otras regiones del espectro las cuales son invisibles a nuestros ojos, pero interactúan con nosotros y no siempre de la mejor manera para nuestra salud.  Con el apoyo de la figura 1 le expliqué a mi joven interlocutor:

-Si nos movemos hacia la derecha en el E.E.  localizamos:

-Ultravioleta (UV): Lo encontramos justo al terminar el violeta; se clasifican en el rango de 380 nm   a 60,0 nm de, manera aproximada, encontrando esta radiación inmediatamente después del violeta.  Una fuente importante de esta radiación es el Sol nuestra estrella más cercana. En gran medida esta radiación es absorbida por átomos ubicados en la parte superior de la atmósfera, a esta región se le llama la estratósfera.  En esta región de la atmósfera se encuentra gran cantidad de ozono  el cual es una especie de protección a los rayos ultravioleta, los cuales poseen una frecuencia superior a los del rango visible, esto implica que tienen más energía, en la interacción del ozono con los rayos UV se genera calor, que eleva la temperatura de la atmósfera.

-Rayos X: Su rango se encuentra de manera aproximada entre 10nm  hasta 0,10 nm  . Son generados por desaceleración de electrones de alta energía, al chocar con una superficie metálica. Tienen mucha aplicación en medicina, particularmente se usan en tratamiento de cáncer, también se usan para estudiar propiedades y características de materia. Los rayos X dañan tejidos vivos.

-Rayos gamma: Los emiten núcleos radiactivos como el Cesio 137  (137Cs), su longitud de onda está entre  10-10m a menos de 10-14m. Estos rayos presentan un alto poder de penetración en la materia, y en particular generan daños irreversibles en tejidos vivos. Como medida de protección se usan materiales absorbentes de plomo.

Le dije a Jacinto: -Si de nuevo nos situamos en el E.E.   en la figura 1,  en la región visible, ahora Movamonos  en dirección contraria hacia la izquierda, lo primero que vemos es:

-Ondas infrarrojas:  Justo al lado del color rojo, algunas veces se les denominan ondas térmicas, varían entre longitudes de onda de 1,00 mm hasta 7,00 X 10-7m;  a estas ondas las absorben la mayor cantidad de materiales en las cuales inciden. La energía que absorbe un material se manifiesta como calor, ya que producen vibraciones en el interior de la materia sobre la cual inciden y esto genera aumento de temperatura. La radiación infrarroja se utiliza en medicina, en fotografía infrarroja y espectroscopia de vibraciones. A Jacinto le llamó mucho la atención este rango y me comentó que no olvidara explicarle acera de la fotografía infrarroja.

-Microondas: Se relacionan con  longitudes de onda corta, se utilizan en sistemas de radar, varían en un rango de 1,00 m hasta10,0mm de longitud de onda, se generan por dispositivos electrónicos, se aplican en sistemas de radar, para analizar propiedades atómicas y moleculares de la materia. Los hornos de microondas domésticos son una forma de utilizar estas ondas con el fin de preparar alimentos.
-Jacinto me decía:  -no conozco los hornos microondas, me parece muy raro poder calentar en tiempo mínimo los alimento. Concluyó:  -en realidad no creo que esto se pueda lograr.
Continué con mi relato:

-Ondas de radio y TV: Se generan en circuitos LC (inductancia y capacitor), en donde se aceleran cargas  al interior de alambres metálicos (conductores), esta parte del espectro es clave en comunicaciones. Jacinto se puso nervioso y dijo:  -el radio que he escuchado toda la vida funciona gracias a las pilas que mi padre compra en la tienda de don Adolfo.

Continuó: -Nunca pensé que esa señal son ondas electromagnéticas. Se quedo pensando y me dijo:  -la idea de estudiar Arquitectura  es para volver acá, a mi pueblo  siendo ya un profesional  con el fin de poder ayudar a mis padres y vecinos a mejorar sus condiciones de vida. Terminó con una frase muy interesante: -Siendo un campesino, disfruto las noches con muchas estrellas, no sé lo que es trasnochar viendo televisión, más bien disfruto de una buena lectura; sin embargo sé que hay muchas cosas por mejorar en mi vereda.

Jacinto me dijo: -Tenemos que continuar la charla, me parece increíble lo que me ha contado del E.E., me gustaría conocer los efectos de estas ondas…

Fuentes consultadas:

Sears · Zemansky & Young ·Freedman, 2005, Física Universitaria, Volumen 2, Pearson Addison Wesley

Halliday & Resnick, 1982, Física, Parte 2, Compañía Editorial Continental

Serway, 1992, Física, Tomo II, Mc Graw Hill

Comentarios y/o sugerencias: picriba@hotmail.com

 

 

 

 

 

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