En física , la radiación electromagnética ( REM ) consiste en ondas del campo electromagnético (EM) , que se propagan a través del espacio y transportan impulso y energía radiante electromagnética . [1] Los tipos de EMR incluyen ondas de radio , microondas , infrarrojos , luz (visible) , ultravioleta , rayos X y rayos gamma , todos los cuales forman parte del espectro electromagnético . [2]
Clásicamente , la radiación electromagnética consiste en ondas electromagnéticas , que son oscilaciones sincronizadas de campos eléctricos y magnéticos . Dependiendo de la frecuencia de oscilación, se producen diferentes longitudes de onda del espectro electromagnético. En el vacío, las ondas electromagnéticas viajan a la velocidad de la luz , comúnmente denominada c . En medios homogéneos e isotrópicos, las oscilaciones de los dos campos son en promedio perpendiculares entre sí y perpendiculares a la dirección de la energía y la propagación de las ondas, formando una onda transversal . La posición de una onda electromagnética dentro del espectro electromagnético se puede caracterizar ya sea por su frecuencia de oscilación o por su longitud de onda . Las ondas electromagnéticas de diferente frecuencia reciben diferentes nombres ya que tienen diferentes fuentes y efectos sobre la materia. En orden de frecuencia creciente y longitud de onda decreciente son: ondas de radio, microondas, radiación infrarroja, luz visible, radiación ultravioleta, rayos X y rayos gamma. [3]
Las ondas electromagnéticas son emitidas por partículas cargadas eléctricamente que sufren aceleración, [4] [5] y estas ondas pueden posteriormente interactuar con otras partículas cargadas, ejerciendo fuerza sobre ellas. Las ondas EM transportan energía, momento y momento angular lejos de su partícula fuente y pueden impartir esas cantidades a la materia con la que interactúan. La radiación electromagnética está asociada con aquellas ondas EM que son libres de propagarse ("radiar") sin la influencia continua de las cargas en movimiento que las produjeron, porque han alcanzado una distancia suficiente de esas cargas. Por lo tanto, a veces se hace referencia a la EMR como campo lejano . En este lenguaje, el campo cercano se refiere a los campos EM cerca de las cargas y la corriente que los produjeron directamente, específicamente los fenómenos de inducción electromagnética y de inducción electrostática .
En mecánica cuántica , una forma alternativa de ver la EMR es que está formada por fotones , partículas elementales descargadas con masa en reposo cero que son los cuantos del campo electromagnético , responsables de todas las interacciones electromagnéticas. [6] La electrodinámica cuántica es la teoría de cómo la EMR interactúa con la materia a nivel atómico. [7] Los efectos cuánticos proporcionan fuentes adicionales de EMR, como la transición de electrones a niveles de energía más bajos en un átomo y la radiación de un cuerpo negro . [8] La energía de un fotón individual está cuantificada y es mayor para fotones de mayor frecuencia. Esta relación viene dada por la ecuación de Planck E = hf , donde E es la energía por fotón, f es la frecuencia del fotón y h es la constante de Planck . Un solo fotón de rayos gamma, por ejemplo, podría transportar ~100.000 veces la energía de un solo fotón de luz visible.
Los efectos de la EMR sobre compuestos químicos y organismos biológicos dependen tanto de la potencia de la radiación como de su frecuencia. La EMR de frecuencias visibles o más bajas (es decir, luz visible, infrarroja, microondas y ondas de radio) se denomina radiación no ionizante , porque sus fotones no tienen individualmente la energía suficiente para ionizar átomos o moléculas, ni romper enlaces químicos . Los efectos de estas radiaciones sobre los sistemas químicos y los tejidos vivos son causados principalmente por los efectos de calentamiento de la transferencia de energía combinada de muchos fotones. En cambio, los rayos ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma de alta frecuencia se denominan radiaciones ionizantes , ya que los fotones individuales de tan alta frecuencia tienen energía suficiente para ionizar moléculas o romper enlaces químicos . Estas radiaciones tienen la capacidad de provocar reacciones químicas y dañar las células vivas más allá de lo que resulta del simple calentamiento, y pueden ser un peligro para la salud.