APLICACIÓN DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA EN LA VIDA COTIDIANA Y TELECOMUNICACIONES
Las ondas electromagnéticas son las ondas producidas por la oscilación o la aceleración de una carga eléctrica. Este tipo de ondas tienen componentes eléctricos y magnéticos y se originan como consecuencia de dos efectos: *Un campo magnético variable genera un campo eléctrico. *Un campo eléctrico variable produce un campo magnético. La principal característica es que se pueden propagar por el vacío (cosa que no ocurre con las ondas mecánicas). Gracias a que no necesitan un medio material para propagarse, estas ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar y llegar a la Tierra desde el Sol y las estrellas. Otra característica es que son ondas transversales (es decir: la vibración de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación de la onda).
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO ELECTROMAGNÉTICO La radiación electromagnética se puede ordenar en un espectro que se extiende desde ondas de frecuencias muy elevadas (longitudes de onda pequeñas) hasta frecuencias muy bajas (longitudes de onda altas). La luz visible es sólo una pequeña parte del espectro electromagnético. Por orden decreciente de frecuencias (o creciente de longitudes de onda), el espectro electromagnético está compuesto por rayos gamma, rayos X duros y blandos, radiación ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos, microondas y ondas de radio. Los rayos gamma y los rayos X duros tienen una longitud de onda de entre 0,005 y 0,5 nanómetros (un nanómetro, o nm). Los rayos X blandos se solapan con la radiación ultravioleta en longitudes de onda próximas a los 50 nm. La región ultravioleta, a su vez, da paso a la luz visible, que va aproximadamente desde 400 hasta 800 nm. Los rayos infrarrojos o ‘radiación de calor’ se solapan
con las frecuencias de radio de microondas, entre los 100.000 y 400.000 nm. Desde esta longitud de onda hasta unos 15.000 m, el espectro está ocupado por las diferentes ondas de radio; más allá de la zona de radio, el espectro entra en las bajas frecuencias, cuyas longitudes de onda llegan a medirse en decenas de miles de kilómetros.
Rayos gamma: comprenden frecuencias mayores de 1•1019Hz. Se origina en los procesos de estabilización en el núcleo del átomo después de emisiones radiactivas. Su radiación es muy peligrosa para los seres vivos. Rayos X: Son producidos por electrones que saltan de órbitas internas en átomos pesados. Sus frecuencias van de 1'1•1017Hz a 1,1•1019Hz. Son peligrosos para la vida: una exposición prolongada
produce cáncer. Ultravioleta: Comprende de 8•1014Hz a 1•1017Hz. Son producidas por saltos de electrones en átomos y moléculas excitados. Tiene el rango de energía que interviene en las reacciones químicas. El sol es una fuente poderosa de UVA (rayos ultravioleta) los cuales al interaccionar con la atmósfera exterior la ionizan creando la ionosfera. Los ultravioleta pueden destruir la vida y se emplean para esterilizar. Nuestra piel detecta la radiación ultravioleta y nuestro organismo se pone a fabricar melanina para protegernos de la radiación. La capa de ozono nos protege de los UVA. Luz visible: Incluye una franja estrecha de frecuencias, los humanos tenemos unos sensores para detectarla (los ojos, retina, conos y bastones). Se originan en la aceleración de los electrones en los tránsitos energéticos entre órbitas permitidas. Entre 4•1014Hz y 8•1014Hz.
Infrarrojos: Son emitidos por los cuerpos calientes. Los niveles energéticos implicados en rotaciones y vibraciones de las moléculas caen dentro de este rango de frecuencias. Los visores nocturnos detectan la radiación emitida por los cuerpos a una temperatura de 37 º .Sus frecuencias van desde 10 11Hz a 4•1014Hz. Nuestra piel también detecta el calor y por lo tanto las radiaciones infrarrojas.
Microondas: Se utilizan en las comunicaciones del radar o la banda UHF ( Ultra-High-Frecuency) y en los hornos de las cocinas. Su frecuencia va desde los mil-millones de hercios hasta casi el billón. Se producen en oscilaciones dentro de un aparato llamado magnetrón. El magnetrón es una cavidad resonante formada por dos imanes de disco en los extremos, donde los electrones emitidos por un cátodo son acelerados originado los campos electromagnéticos oscilantes de la frecuencia de microondas. Ondas de radio: son las utilizadas en telecomunicaciones e incluyen las ondas de radio y televisión. Su frecuencia oscila desde unos pocos hercios hasta mil millones de hercios. Se originan en la oscilación de la carga eléctrica en las antenas emisoras (dipolo- r adiantes).
APLICACIONES DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
Ondas radio: El uso más habitual de las ondas de radio con efecto terapéutico se lleva a cabo mediante el uso de corrientes alternas de frecuencia superior a los 100 KHz. A diferencia de las corrientes alternas de frecuencia menor, las ondas de radio no tienen un efecto excitomotor (estimulante del sistema neuromuscular), sino que producen en el organismo un efecto térmico. Gracias a las ondas de radio se dispone de un mecanismo para realizar una termoterapia en el interior del organismo de manera homogénea. En la actualidad, las ondas de radio se emplean sobre todo en el tratamiento denominado onda corta. Se trata de un tipo de corriente alterna de alta frecuencia caracterizada por tener una longitud de onda comprendida entre 1 y 30 metros (10-300 MHz). La onda corta, debido a su alta frecuencia es capaz de atravesar toda clase de cuerpos, tanto conductores como no conductores, pero es en los cuerpos conductores donde se produce un calentamiento apreciable debido al efecto Joule. Aparte de su efecto térmico, la onda corta posee otros efectos como son el aumento de la circulación (hiperemia), aumento leucocitario pasajero y acción analgésica y antiinflamatoria. Recientemente se sigue investigando en la utilización de ondas de radio en medicina pero no tanto con fines terapéuticos sino más bien de observación. Estas técnicas se basan sobre todo en el empleo de ondas de radio conjuntamente con campos magnéticos, de manera similar a como se combinan campos magnéticos y eléctricos en la Resonancia Magnética.
Microondas: Las ondas microondas tienen muchas aplicaciones. Una de ellas es la de los hornos. Su funcionamiento se basa en el hecho de que la radiación electromagnética de muy alta frecuencia tiene mucha energía, por lo que hay una transferencia de calor muy grande a los alimentos en poco tiempo. Las comunicaciones y el radar son otras dos aplicaciones de las microondas.
Infrarrojos: Los rayos infrarrojos se utilizan comúnmente en nuestra vida cotidiana: cuando encendemos el televisor y cambiamos de canal con nuestro mando a distancia; en el supermercado, nuestros productos se identifican con la lectura de los códigos de barras; vemos y escuchamos los discos compactos... todo, gracias a los infrarrojos. Estas son sólo algunas de las aplicaciones más simples, ya que se utilizan también en sistemas de seguridad, estudios oceánicos, medicina, etc.
Los rayos X: Los rayos X se emplean sobre todo en los campos de la investigación científica, la industria y la medicina. El estudio de los rayos X ha desempeñado un papel primordial en la física teórica, sobre todo en el desarrollo de la mecánica cuántica. Como herramienta de investigación, los rayos X han permitido confirmar experimentalmente las teorías cristalográficas. Utilizando métodos de difracción de rayos X es posible identificar las sustancias cristalinas y determinar su estructura. . Los métodos de difracción de rayos X también pueden aplicarse a sustancias pulverizadas que, sin ser cristalinas, presentan alguna regularidad en su estructura molecular. Mediante estos métodos es posible identificar sustancias químicas y determinar el tamaño de partículas ultramicroscópicas. Los elementos químicos y sus isótopos pueden identificarse mediante espectroscopia de rayos X, que determina las longitudes de onda de sus espectros de líneas característicos. Varios elementos fueron descubiertos mediante el análisis de espectros de rayos X. Muchos productos industriales se inspeccionan de forma rutinaria mediante rayos X, para que las unidades defectuosas puedan eliminarse en el lugar de producción. Existen además otras aplicaciones de los rayos X, entre las que figuran la identificación de gemas falsas o la detección de mercancías de contrabando en las aduanas; también se utilizan en los aeropuertos para detectar objetos peligrosos en los equipajes. Los rayos X ultrablandos se emplean para determinar la autenticidad de obras de arte y para restaurar cuadros.
Las fotografías de rayos X o radiografías y la fluoroscopia se emplean mucho en medicina como herramientas de diagnóstico. En la radioterapia se emplean rayos X para tratar determinadas enfermedades, en particular el cáncer, exponiendo los tumores a la radiación.
Rayos gamma: Los rayos gamma provenientes del cobalto 60 se utilizan para esterilizar instrumentos que no pueden ser esterilizados por otros métodos, y con riesgos considerablemente menores para la salud. Los rayos gamma también son utilizados en la radioterapia.
PROS Y CONTRAS DEL USO DE ONDAS ELECTROMAGNETICAS La principal ventaja es que las utilidades de las ondas electromagnéticas son muy diversificadas, ejemplo de esto es la utilización en comunicación, medicina, industria, etc. Sin embargo llegan a presentarse inconvenientes prejudiciales sobre la salud del sujeto que está expuesto a ellas, estos efectos varían en función de la frecuencia de cada onda, es decir, de la energía que portan los fotones. Los efectos pueden ir desde los nulos, para frecuencias muy bajas, hasta efectos graves en el casi de los rayos gama o cósmicos Referencias
http://www.escepticos.es/repositorio/elesceptico/articulos_pdf/ee_24/ee_24_prontuario_de_la_ra diacion_electromagnetica.pdf CHANG, R. QUÍMICA MC GRAWHILL, 10ª EDICIÓN http://www.emezeta.com/articulos/ondas-electromagneticas/radiacion-electromagnetica-ysalud#axzz1Xsrwr6FH
APLICACIÓN DEL EFECTO FOTOELÉCTRICO EN LA VIDA COTIDIANA Y TELECOMUNICACIONES Efecto fotoeléctrico Comúnmente se considera que el efecto fotoeléctrico es la emisión de electrones de una superficie metálica cuando ésta es iluminada por luz. Un arreglo experimental para estudiar el efecto consiste de dos placas metálicas paralelas dentro de una botella a la que se le ha practicado vacío. Estas placas son conectadas a un amperímetro y a una batería con un potenciómetro que permite no sólo variar el potencial entre las placas sino además su signo. El experimento se lleva a cabo iluminando la superficie del cátodo (emisor), y como resultado se mide una pequeña corriente eléctrica en el amperímetro. Si hay una lectura de corriente, entonces hubo transferencia de electrones de una placa a la otra. Posteriormente se varía el potencial entre las placas, lo cual modifica la intensidad de la corriente medida por el amperímetro. Cuando este potencial se hace negativo, poniéndose al movimiento de los electrones, se encuentra que existe un potencial de umbral, V0, para el cual la corriente cesa. Este potencial multiplicado por la carga del electrón es la energía cinética máxima de los electrones foto-emitidos.
Aplicaciones del efecto fotoeléctrico en electrónica Al efecto fotoeléctrico se le pueden dar tres distintas aplicaciones en electrónica: a) Fotoionización. La luz aumenta la conducción que se realiza del cátodo a la placa de una válvula de gas (bulbo), debido a la ionización (liberación de los electrones de valencia del gas contenido). b) Efecto fotovoltaico. Al producirse cargas en los extremos de los materiales semiconductores, se origina una diferencia de potencial (como en el caso de las pilas). c) Efecto de fotoconducción. Puesto que son liberados los electrones de materiales cristalinos (Que normalmente presentan alta resistencia eléctrica), aumenta su conductividad y disminuye su resistencia eléctrica al paso de la luz. Aplicaciones en la vida diaria Las aplicaciones del efecto fotoeléctrico las encontramos en: en el dispositivo que gobierna los tiempos de exposición; en detectores de movimiento; en el alumbrado público; como regulador de la cantidad de tóner en la máquinas copiadoras; en las celdas solares muy útiles en satélites, calculadoras, y relojes. Las aplicaciones las encontramos, también, cuando asistimos a una función de cine ya que el audio que escuchamos es producido por señales eléctricas que son provocadas por los cambios de intensidad de la luz al pasar por la pista sonora que viene en la cinta cinematográfica. Pero es muy interesante que el efecto fotoeléctrico se aplique en los ¡alcoholímetros! en donde la reacción del alcohol con una sustancia de prueba provoca cambios de color los cuales son medidos por el dispositivo, la lectura nos permite entonces saber la concentración de alcohol en el individuo. Estamos inmersos en un mundo tecnológico que Einstein descubrió para nosotros.
Aplicaciones del Efecto Fotoeléctrico En diodos fotosensibles tales como los que se utilizan en las células fotovoltaicas y en electroscopios o electrómetros. Las células fotoeléctricas que se utilizan como interruptores se construyen basándose en el efecto fotoeléctrico. Colocadas en un circuito controlan el paso de la corriente: conducen cuando se iluminan y bloquean el paso de corriente cuando no incide la luz en ellas. Las células fotovoltaicas en combinación con relés forman parte de muchos mecanismos automáticos. Estación de radioenlace Madrid-Sevilla (aplicación de la energía solar fotovoltaica a sistemas de comunicación) fotosensibles Los dispositivos llamados fotodiodos y foto multiplicadores que se basan en este principio, intervienen en procesos como: El control de productos industriales Las transmisiones por fax Los tubos de televisión o los amplificadores de imágenes. Fotodiodos tubos fotomultiplicadores
Referencias
CHANG, R. QUÍMICA MC GRAWHILL, 10ª EDICIÓN Enciclopedia Visual de la Electrónica, El mundo de la Electrónica, Tomo 1, Capitulo 1 http://www.fisica.ru/dfmg/teacher/archivos/efecto_fotoelectrico.pdf
