Definiciones

 ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

La radiación electromagnética es una de muchas maneras como la energía viaja a través del espacio. El calor de un fuego que arde, la luz del sol, los rayos X que utiliza tu doctor, así como la energía que utiliza un microondas para cocinar comida, son diferentes formas de la radiación electromagnética. Mientras que estas formas de energía pueden verse muy diferentes una de otra, están relacionadas en que todas exhiben propiedades características de las ondas.

• Propiedades básicas de las ondas: amplitud, longitud de onda y frecuencia

Una onda tiene un valle (punto más bajo) y una cresta (punto más alto). La distancia vertical entre la punta de la cresta y el eje central de la onda se conoce como amplitud. Esta es la propiedad asociada con el brillo, o intensidad, de la onda. La distancia horizontal entre dos crestas o valles consecutivos de la onda se conoce como longitud de onda. Podemos visualizar estas longitudes de onda de la manera siguiente:

La cantidad de la onda conocida como frecuencia describe el número de longitudes de onda completas que pasan por un punto dado del espacio en un segundo; la unidad del SI para la frecuencia es el hertz $(\text{Hz})$left parenthesis, start text, H, z, end text, right parenthesis, que se lee "por segundo"start text, s, end text, start superscript, minus, 1, end superscript, right parenthesis. La longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales; es decir, mientras más corta sea la longitud de onda, más alta será la frecuencia, y viceversa. Esta relación está dada por la ecuación siguiente:

$c=\lambda \nu$

donde $\lambda$lambda (la letra griega "lambda") es la longitud de onda (en metros, $\text{m}$start text, m, end text) y $\nu$\nu (la letra griega "nu") es la frecuencia (en hertz, $\text{Hz}$start text, H, z, end text). Su producto es igual a la constante $c$c, la velocidad de la luz, que es igual a $3{,}00\times10^8 \text{ m/s}$3, comma, 00, times, 10, start superscript, 8, end superscript, start text, space, m, slash, s, end text. Esta relación refleja un hecho importante: toda la radiación electromagnética, sin importar su longitud de onda o frecuencia, viaja a la velocidad de la luz.

• El periodo

La última cantidad que consideraremos es el periodo de una onda. El periodo es la longitud de tiempo que le toma a una longitud de onda pasar por un punto dado en el espacio. Matemáticamente, el periodo (T) es simplemente el inverso de la frecuencia (f):

$T=\dfrac{1}{f}$T, equals, start fraction, 1, divided by, f, end fraction

Las unidades del periodo son los segundos ($\text{s}$start text, s, end text).

• El espectro electromagnético

Podemos clasificar y ordenar las ondas electromagnéticas de acuerdo a sus diferentes longitudes de onda y frecuencias; llamamos a esta clasificación "el espectro electromagnético". La tabla siguiente muestra este espectro, que consiste de todos las clases de radiación electromagnética que existen en nuestro universo.

• El fotón

Los descubrimientos de Planck pavimentaron el camino para el descubrimiento del fotón. El fotón es la partícula elemental, o cuanto, de la luz. Como pronto veremos, los átomos y las moléculas pueden absorber o emitir fotones. Cuando un átomo o una molécula absorbe un fotón, este le transfiere su energía. Ya que la energía está cuantizada, se transfiere toda la energía del fotón (recuerda que no puede transferirse en fracciones de cuantos, que son los "paquetes de energía" más pequeños posibles). El proceso inverso también es verdadero. Cuando un átomo o una molécula pierde energía, emite un fotón con exactamente la misma cantidad de energía que perdió. Este cambio en la energía es directamente proporcional a la frecuencia del fotón emitido o absorbido, y está dado por la famosa ecuación de Planck:

$E=h\nu$E, equals, h, \nu

donde $E$E es la energía del fotón absorbido o emitido (dada en joules, $\text{J}$start text, J, end text), $\nu$\nu es la frecuencia del fotón (dada en hertz, $\text{Hz}$start text, H, z, end text) y $h$h es la constante de Planck, $6{,}626\times10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}$6, comma, 626, times, 10, start superscript, minus, 34, end superscript, start text, space, J, end text, dot, start text, s, end text.