Espectro electromagnético
El espectro electromagnético ordena todas las ondas electromagnéticas por frecuencia, desde las ondas de radio hasta los rayos gamma.
El espectro electromagnético es el conjunto de todas las ondas electromagnéticas ordenadas por su frecuencia, o su longitud de onda. Va desde las ondas de radio, de baja energía y gran longitud de onda, hasta los rayos gamma, de energía altísima. La luz que vemos es solo una franja diminuta de esta escala.
¿Qué es el espectro electromagnético?
Una onda electromagnética es una oscilación acoplada de un campo eléctrico y un campo magnético que se propaga incluso en el vacío. James Clerk Maxwell predijo su existencia en la década de 1860 y Heinrich Hertz las produjo en el laboratorio en 1887. Todas viajan en el vacío a la misma velocidad, la velocidad de la luz (c = 299 792 458 m/s ≈ 3 × 10⁸ m/s), y se diferencian únicamente en su frecuencia (f), su longitud de onda (λ) y la energía de sus fotones.
Fórmulas y unidades
Frecuencia y longitud de onda están ligadas por la velocidad de la luz, y la energía de un fotón es proporcional a la frecuencia (relación de Planck):
Donde h = 6,626 × 10⁻³⁴ J·s es la constante de Planck. La frecuencia se mide en hercios (Hz), la longitud de onda en metros (m) y la energía en julios (J) o en electronvoltios (1 eV = 1,602 × 10⁻¹⁹ J). Cuanta más frecuencia, menos longitud de onda y más energía.
Regiones del espectro
Los límites entre regiones son convencionales y varían ligeramente según la fuente; los valores siguientes son aproximados.
| Región | Longitud de onda | Frecuencia | Usos y ejemplos |
|---|---|---|---|
| Ondas de radio | > 1 m | < 300 MHz | Radio AM/FM, televisión |
| Microondas | 1 mm – 1 m | 300 MHz – 300 GHz | Hornos, wifi, radar, telefonía |
| Infrarrojo | 750 nm – 1 mm | 300 GHz – 400 THz | Mandos, cámaras térmicas |
| Luz visible | 380 – 750 nm | ≈ 400 – 790 THz | Visión humana |
| Ultravioleta | 10 – 380 nm | ≈ 790 THz – 30 PHz | Esterilización, bronceado |
| Rayos X | 0,01 – 10 nm | 30 PHz – 30 EHz | Radiografías, cristalografía |
| Rayos gamma | < 0,01 nm | > 30 EHz | Radioterapia, astrofísica |
Características comunes
- Son ondas transversales: los campos oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación.
- No necesitan medio material; se propagan en el vacío.
- Presentan reflexión, refracción, difracción, interferencia y polarización.
- Muestran naturaleza dual: se comportan como ondas y como partículas (fotones), un principio de la mecánica cuántica.
- Al pasar de un medio a otro, la frecuencia se mantiene y cambian la velocidad y la longitud de onda.
Radiación ionizante y no ionizante
Los fotones del ultravioleta de mayor energía, los rayos X y los rayos gamma tienen energía suficiente para arrancar electrones de los átomos: son radiación ionizante y pueden dañar el ADN. Las ondas de radio, las microondas, el infrarrojo y la luz visible son no ionizantes: calientan o excitan moléculas, pero no ionizan.
Aplicaciones
- Comunicaciones: radio, televisión, telefonía móvil, wifi, Bluetooth, GPS.
- Medicina: radiografías, tomografías, radioterapia, fototerapia.
- Astronomía: observar el cielo en todas las bandas revela fenómenos distintos, desde púlsares hasta el fondo cósmico de microondas.
- Industria: inspección de soldaduras con rayos X, secado por infrarrojos, esterilización con UV.
Ejercicios resueltos
1. Una emisora de FM transmite a 100 MHz. ¿Cuál es su longitud de onda? (c = 3,00 × 10⁸ m/s)
λ = c / f = 3,00 × 10⁸ / 1,00 × 10⁸ → λ = 3 m
2. La red wifi de 2,4 GHz, ¿qué longitud de onda utiliza?
λ = 3,00 × 10⁸ / 2,4 × 10⁹ = 0,125 m → λ = 12,5 cm (región de microondas).
3. Calcula la frecuencia y la energía de un fotón de luz verde de 550 nm.
f = c/λ = 3,00 × 10⁸ / 550 × 10⁻⁹ ≈ 5,45 × 10¹⁴ Hz. E = h·f = 6,626 × 10⁻³⁴ · 5,45 × 10¹⁴ ≈ 3,61 × 10⁻¹⁹ J ≈ 2,25 eV
Preguntas frecuentes
¿Qué ondas forman el espectro electromagnético?
De menor a mayor frecuencia: ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
¿Qué parte del espectro podemos ver?
Solo la luz visible, aproximadamente entre 380 y 750 nm, que va del violeta al rojo.
¿Cuál es la radiación con más energía?
Los rayos gamma, que tienen la mayor frecuencia, la menor longitud de onda y fotones de mayor energía.
¿Todas las ondas electromagnéticas viajan a la misma velocidad?
En el vacío, sí: a 299 792 458 m/s. En un medio material, su velocidad es menor y depende de la frecuencia y del medio.
Referencias
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
- Hecht, E. Óptica. Addison-Wesley.
- Feynman, R. P. Lectures on Physics, vol. I y II. Addison-Wesley.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Espectro electromagnético». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/espectro-electromagnetico/
