ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

FACULTAD DE PRODUCCION Y SERVICIOS ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA

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Dedicatoria

Le dedico primeramente mi trabajo a Dios quien fue el creador de todas

las cosas, el que me ha dado fortaleza para continuar cuando a punto de

caer he estado; por ello, con toda la humildad que de mi corazn puede

emanar.

De igual forma, a mis Padres, a quien les debo toda mi vida, les agradezco

el cario y su comprensin, a ustedes quienes han sabido formarme con

buenos sentimientos, hbitos y valores, lo cual me ha ayudado a salir

adelante buscando siempre el mejor camino.


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Contenido Dedicatoria .................................................................................................................................... 1

INTRODUCCION ............................................................................................................................. 3

1. REGIONES DEL ESPECTRO ELECTROMAGNTICO.................................................................... 4

2. APLICACIONES DE LOS RAYOS- ............................................................................................ 5

3. APLICACIONES DE LOS RAYOS- X ........................................................................................... 6

4. APLICACIONES DEL UV-VISIBLE .............................................................................................. 9

4.1. Algunas aplicaciones del UV ......................................................................................... 12

4.2. Espectroscopia UV-Visible. ........................................................................................... 13

5. APLICACIONES DEL INFRARROJO ......................................................................................... 13

6. APLICACIONES DE LAS MICROONDAS. ................................................................................. 17

7. APLICACIONES DE LAS ONDAS DE RADIO............................................................................. 19

8. BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................... 22


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INTRODUCCION

Se denomina espectro electromagntico a la distribucin energtica del

conjunto de las ondas electromagnticas. Referido a un objeto se denomina

espectro electromagntico o simplemente espectro a la radiacin

electromagntica que emite (espectro de emisin) o absorbe (espectro de

absorcin) una sustancia. Dicha radiacin sirve para identificar la sustancia

de manera anloga a una huella dactilar. Los espectros se pueden observar

mediante espectroscopios que, adems de permitir ver el espectro,

permiten realizar medidas sobre el mismo, como son la longitud de onda, la

frecuencia y la intensidad de la radiacin.

El espectro electromagntico se extiende desde la radiacin de menor

longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz

ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas

electromagnticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de

radio. Se cree que el lmite para la longitud de onda ms pequea posible

es la longitud de Planck mientras que el lmite mximo sera el tamao del

Universo (vase Cosmologa fsica) aunque formalmente el espectro

Diagrama del espectro electromagntico, mostrando el tipo, longitud de

onda con ejemplos, frecuencia y temperatura de emisin de cuerpo

negro.


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1. REGIONES DEL ESPECTRO ELECTROMAGNTICO


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2. APLICACIONES DE LOS RAYOS-

Los rayos simplemente pasan a travs de la mayora de los materiales y no

pueden ser reflejados por espejos como pueden ser los fotones pticos y aun

los fotones de rayos-X. Las herramientas de la fsica de alta energa se

prestan para detectar y caracterizar los fotones de rayos que permite a los

cientficos observar el cosmos hasta energas de 1 TeV (1 000 000 000 000 eV,

comparado con un fotn ptico que tiene energas de unos pocos eV) o

ms. Desafortunadamente, los detectores de rayos tienen que copar con

gran contaminacin de los rayos csmicos, partculas elementales que

vienen de todas partes del espacio, y que afectan los detectores de la

misma manera que los rayos . El ruido de fondo de rayos csmicos tiene

que suprimirse para obtener una buena seal fotnica , esto se logra con

electrnica de anticoincidencia y tiempo de vuelo. Existen varios tipos de

detectores que utilizan las interacciones que los rayos tienen con la

materia, principalmente la produccin de partculas o la produccin de

fotones.

Los detectores de estado slido utilizan materiales avanzados como los

semiconductores, tales como germanio (Ge) o teluro de cadmio y zinc

(CdZnTe), que ofrecen mejor resolucin de la energa, menor ruido y mejor

resolucin espacial, pero requiere ser enfriado a temperaturas bajas. En

estos materiales el rayo produce ionizacin fotoelctrica al crear un par electrn/ hueco.

La espectroscopia de rayos (y rayos-X, ver abajo) es de mucha importancia en estudios de astrofsica y cosmologa, ya que esta regin del

espectro electromagntico ofrece mucha informacin sobre procesos

interesantes que estn ocurriendo en el Universo. Se utilizan varios tipos de

telescopios de rayos que aprovechan las interacciones de estos fotones con la materia. El telescopio de dispersin Compton se muestra en la Figura

13. Este consta de dos niveles. En el primer nivel centelleadores detectan los

electrones que fueron dispersados por la dispersin Compton. Los fotones

dispersados en este proceso viajan al segundo nivel donde son absorbidos

completamente por un material de centelleo.

Fotomultiplicadores determinan los puntos de interaccin en los dos niveles

y la cantidad de energa depositada en cada nivel.


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Figura 13. Telescopio de rayos utilizando dispersin Compton.

Adems de los estudios de espectroscopa de rayos de alta resolucin para la investigacin astronmica, los rayos tienen bastantes usos en la industria y en medicina. Debido a su poder penetrante, los rayos se utilizan para revisar piezas metlicas y determinar fallas. Igualmente los detectores

sirven para revisar cargamentos y verificar la presencia de materiales

radioactivos, para monitorear sitios de desechos peligrosos y contaminacin

ambiental. En la medicina, las radiaciones para radioterapia son muy utilizadas para tratamiento de ciertos tipos de cncer. Se utiliza la bomba de 57Co como fuente de radiacin. Debido a su capacidad de eliminar

bacterias patgenas, se ha propuesto el tratamiento de alimentos

(principalmente vegetales) con rayos para que no se degraden sin refrigeracin y duren bastante tiempo sin descomponerse.

3. APLICACIONES DE LOS RAYOS- X

Los rayos X (o rayos Rntgen en honor a su descubridor) es otra regin del espectro electromagntico cuya longitud de onda () est en el rango de 10 nanmetros a 100 picometros (10-8 a 10-11 cm) y energas entre 200 y

100000 eV.

Es una forma de radiacin ionizante, por lo que puede ser peligrosa. Rayos

X con longitud de onda mayor que 0.1 nm se llaman rayos X suaves. A

longitudes de onda menores se llaman rayos X duros. Estos rayos X duros se

solapan con los rayos de baja energa. La distincin entre los dos rayos


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depende es de la fuente de radiacin y no de la longitud de onda: los rayos

X son generados por procesos electrnicos energticos y los rayos por transiciones en los ncleos atmicos.

Muchos procesos violentos en el Universo producen rayos X (que son

detectados por satlites especiales): estrellas que estn siendo destrozadas

por hoyos o agujeros negros, colisiones entre galaxias, novas y supernovas,

estrellas de neutrones que forman capas de plasma que luego explotan en

el espacio.

Debido a sus caractersticas, los rayos X han encontrado muchas

aplicaciones a nivel mdico como a nivel industrial. Para su deteccin se

requiere de varios tipos de detectores. Se utilizan placas fotogrficas,

contadores Geiger, detectores de centelleo y detectores de

semiconductores. El uso de placas fotogrficas es el mtodo ms

frecuentemente utilizado tanto en hospitales y dentisteras para sacar

radiografas, como en las industrias para el estudio de materiales. Cuando el

negativo de una placa fotogrfica se expone a los rayos X, se torna

blanco donde los rayos X atraviesan las partes blandas del cuerpo, la piel o los rganos, y se torna negro donde los rayos X fueron parados o absorbidos por las partes duras como los huesos, o por materiales de contraste como el bario (Ba, Z=56) (que se toma en una suspensin para

contraste en las vas digestivas) o el yodo (I, Z=53) que se inyecta para

contraste en las vas circulatorias). La placa fotogrfica tiene una emulsin

de sales de plata (Ag, Z=47, generalmente el bromuro de plata,AgBr) que

son activadas por los rayos X y se reducen al metal Ag. Al revelar la placa, se produce el contraste entre blanco y negro descrito arriba. Otro mtodo tambin utilizado en los hospitales es el uso de una pantalla

fluorescente que contiene yoduro de sodio, NaI, u otro material como ZnS,

que emite radiacin visible cuando le llegan los rayos X) que permite el

estudio en tiempo real.

El uso de los rayos X es especialmente til en la deteccin de patologas del

sistema esqueltico, pero tambin es til para detectar algunos procesos de

enfermedades de tejidos suaves. Algunos ejemplos son las radiografas de

rayos X del trax (Ver Figura 25, izquierda) para identificar enfermedades de

los pulmones como tuberculosis, neumona, cncer pulmonar o edema

pulmonar. Tambin se utiliza para detectar enfermedades abdominales y

clculos renales. Otras alternativas complementan la radiografa, tales

como tomografa axial computarizada (CAT), mamografa, imagenologa

de resonancia magntica (MRI) y ultrasonido. (Ver abajo). Los rayos X

tambin se pueden usar en procedimientos en tiempo real, tal como la

angiografa o estudios de contraste de rganos (ej. un edema de bario (Ba,

Z=56) del intestino delgado y grande) usando fluoroscopia. La angioplastia,

intervencin del sistema arterial, depende fuertemente del contraste con


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rayos X. La radioterapia utilizada para el tratamiento del cncer, utiliza

radiacin X de alta energa.

Espectroscopia de fotoelectrones de rayos X (XPS). Esta espectroscopia

utiliza rayos X para excitar electones desde los orbitales moleculares hasta

un continuo (fotoelectrones). XPS no mide la absorcin mientras se hace un

barrido a travs del borde de absorcin como en la espectroscopia XAS. Se

usa una fuente de energa fija de rayos X para excitar los electrones de la

muestra y se mide la energa cintica de los fotoelectrones expulsados. La

energa cintica depende de la energa de enlace de los electrones (o de

su funcin trabajo en un slido) en el material, siendo caracterstico de cada

especie qumica. XPS permite estudios muy detallados de los niveles de

energa de los electrones en diferentes sustancias qumicas (slidos, lquidos

o slidos). La fuente de radiacin X puede ser un tubo de rayos X (con nodo

de Al o de Mg) o una fuente de radiacin sincrotrn. Esta ltima fuente es

muy til por sus caractersticas de intensidad y que se puede modular a una

energa variable. Esta modulacin permite hacer estudios especficos para

superficies, permite mejor resolucin y mayor sensibilidad. El mtodo XPS

requiere alto vaco y debe trabajar con superficies muy limpias.

Espectroscopa de fluorescencia de rayos X (XRF). Este mtodo se basa en

el fenmeno de fluorescencia de rayos X (Ver 3C-2). En la mayora de los

casos involucra los niveles interiores de las capas K y L. Se utiliza para medir

la composicin elemental de un material. Como el mtodo es no destructivo

y rpido, se utiliza mucho para estudios en el campo y produccin industrial

para control de calidad de los materiales.

Espectroscopia de Energa Dispersiva de Rayos X (EDS). Esta espectroscopia

identifica la composicin elemental de un material observado en el

microscopio electrnico de barrido (SEM) de todos los elementos con

nmero atmico mayor que el boro. La mayora de los elementos pueden

ser detectados en concentraciones del orden de 0.1%. Conforme el haz de

electrones del SEM se barre a travs de la superficie de la muestra, genera

fluorescencia de rayos X de los tomos en su trayectoria. La energa de cada

fotn de rayos X es caracterstica de cada elemento que lo produce. El

analizador del sistema de microanlisis del EDS recoge los rayos X, los analiza

y grafica segn su energa, los identifica automticamente y los marca con

el smbolo del elemento responsable del pico.

Los datos se comparan con un estndar conocido o generado por la

computadora y produce un anlisis cuantitativo mostrando la composicin

elemental de la muestra. EDS se utiliza para evaluacin e identificacin de

materiales, determinacin de contaminantes en una muestra, control de

calidad de materiales.

Difraccin de Rayos X (XRD). El uso ms importante de la difraccin de rayos

X es en la cristalografa de rayos X y en difraccin de rayos X de polvo. La

difraccin ocurre de acuerdo a la ley de Bragg para una sustancia cristalina.


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Los electrones que rodean los ncleos de los tomos son los que interactan

con los fotones de rayos X de la fuente. El anlisis de los patrones de

difraccin producido permite determinar las distancias entre planos, el

grupo espacial y eventualmente la estructura cristalina y molecular del

material. La cristalografa tiene amplia aplicacin en la qumica, bioqumica,

mineraloga, geologa, metalurgia, polmeros, semiconductores,

arqueologa.

Tomografa Axial Computarizada (CAT). Esta tcnica se utiliza para

conseguir vistas en 2D y 3D de la estructura interna del cuerpo. En un examen

con CAT, el paciente se acuesta en una mesa que est rodeada de un anillo

(que puede rotar) que genera radiacin X y contiene los detectores. El

barrido CAT dirige una serie de pulsos de fracciones de segundo de rayos X

a travs del cuerpo y eso corresponde a un corte Una computadora

combina las imgenes en secciones transversales o cortes del cuerpo (2D).

La suma de varios cortes produce las imgenes 3D.

4. APLICACIONES DEL UV-VISIBLE

La radiacin ultravioleta (UV) (que significa ms all del violeta), la luz visible (Vis) y el infrarrojo (IR) forman parte de la regin ptica del espectro

electromagntico. El UV tiene longitud de onda menor que la regin visible,

pero mayor que los rayos X suaves. El UV se subdivide en UV cercano (370-

200 nm de longitud de onda) y UV extremo del vaco (200- 10 nm). Al

considerar los efectos de la radiacin UV en la salud humana y el medio

ambiente, el UV frecuentemente se subdivide en UVA (380-315 nm), tambin

llamado de Onda Larga luz negra (invisible al ojo), UVB (315-280 nm), tambin llamado Onda Media y UVC (< 280 nm), tambin llamado de Onda

Corta germicida. Algunos animales, incluyendo pjaros, reptiles e insectos como las abejas,

pueden ver en el UV cercano. Muchas frutas, flores y semillas, plumaje de

aves sobresalen en la regin UV.

El espectro visible es una porcin pequea del espectro electromagntico.

Cualquier energa producida en esta estrecha banda producir la

sensacin de visin cuando estimula el ojo humano normal. La Tabla

siguiente muestra los rangos de longitud de onda (en nm) para los diferentes

colores.

Cada banda o parte del espectro visible produce una sensacin de color

diferente. La divisin entre colores no es fina sino una transicin gradual de

uno al otro.


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La variedad de aplicaciones prcticas de la regin UV- visible se han

desarrollado debido a la variedad y sensibilidad de los detectores de

radiacin en esta regin. Los principales detectores son: tubo

fotomultiplicador (PMT), detectores de semiconductores, fotodiodos,

dispositivos acoplados de carga (CCD).

Un tubo fotomultiplicador (PMT) puede detectar seales muy dbiles; es un

dispositivo fotoemisivo en el que la absorcin de un fotn resulta en la

emisin de un electrn (efecto fotoelctrico). Los PMT son utilizados en

microscopios confocales, espectrofotmetros, telescopios, cmaras

especiales.

Figura. Esquema de un tubo fotomultiplicador (PMT)

Los detectores de semiconductores (fotodiodos) son muy variados, cubren

rangos desde los rayos X, UV, visible al infrarrojo y tienen muchas

aplicaciones.


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En la Figura se muestran ejemplos de detectores de semiconductores

(fotodiodos). La primera serie de detectores utilizan el efecto fotoelctrico y

efecto de multiplicacin por gas; tiene sensibilidad en el UV (185- 260 nm);

se utiliza en detectores de fuego, alarmas de fuego y detectores de

descargas de corona invisibles en lneas de transmisin de alto voltaje. Las

otras series son fotodiodos de silicio, tienen baja capacitancia y alta

velocidad (rango 350 -1100nm); tienen aplicacin en lectores de cdigos de

barra, detectores de humo, utensilios y aparatos caseros (control remoto),

controles industriales, instrumentacin, deteccin con lseres, detectores de

bajos niveles de luz, contador de partculas, mediciones qumicas y

analticas, sensores para fibra ptica (850 nm, alta velocidad), receptores

de datos pticos,

En esta Figura se muestran otros ejemplos de fotodiodos y arreglo de

fotodiodos.

Los fabricados de GaN permiten deteccin del UV (200- 365 nm); otros son

de silicio y tienen aplicacin como monitores de contaminacin, medidores

de exposicin al UV, purificacin de agua, fluorescencia y aplicaciones

espectroscpicas. Los detectores de SiC (sensibles de 200 -400 nm) se utilizan

en deteccin de combustin, llamas y arcos, radiacin solar, esterilizacin,

curado con UV, control en fototerapia. Los arreglos de fotodiodos tienen

varios elementos unidos y se utilizan en registradores de imgenes (scanner),

registradores de maletas, en aplicaciones mdicas, comerciales, industriales

y militares.


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Los dispositivos acoplados de carga (CCD, charge- coupled device) son

detectores que tienen aplicacin desde los rayos X hasta la zona visible.

Los CCD estn basados en absorcin fotoelctrica por silicio, resultando en

la liberacin proporcional de electrones, anlogo al proceso en un

contador proporcional de gas. Los CCD tienen resolucin espacial muy

buena, resolucin energtica moderada, buena sensibilidad, alta

velocidad, bajo ruido y durabilidad.

La fibra ptica y los sistemas de fibra ptica han generado una nueva

tecnologa con muchas aplicaciones en telecomunicaciones, medicina,

militares, en la industria automotor y a nivel industrial.

Observatorios en el UV- Visible: Existen varios observatorios astronmicos que

funcionan en el espacio y que cubren la regin ultravioleta y visible. En la

Figura se muestran algunos de estos observatorios.

El Telescopio Hubble (HST) es el nico en el espacio en la regin visible, pero

tiene varias ventajas comparado con los telescopios en la tierra. Est arriba

de la atmsfera terrestre y de la distorsin producida por el aire, las

diferencias en temperatura, de los vientos, diferencias de presin

atmosfrica, humedad, dando mucha mejor resolucin y puede analizar el

UV.

4.1. Algunas aplicaciones del UV

a) La luz negra se utiliza para irradiar materiales que producen luz visible por fluorescencia o fosforescencia. Sirve para autenticar antigedades y

papel moneda; determinacin de fisuras en estructuras metlicas (se aade

un fluido fluorescente).

b) Las lmparas fluorescentes producen radiacin UVC por emisin de

mercurio a baja presin, un recubrimiento fosforescente dentro del tubo

absorbe los rayos UV y produce luz visible.

c) Trampas UV para eliminar insectos voladores, que son atrados por el UV y

matados por shock elctrico al entrar en contacto con el aparato.

d) Lmparas UV se utilizan para analizar minerales, gemas, antigedades,

bioqumica, estudios forenses.

e) Radiacin UV se usa en fotolitografa para la manufactura de

semiconductores, circuitos integrados y circuitos impresos. En esta tcnica,

una sustancia qumica (fotoresistencia) se expone al UV que ha pasado por

una mscara; una reaccin qumica ocurre en la sustancia fotorresistencia

que se ha expuesto, y despus del revelado aparece un patrn geomtrico.

f) Deteccin de aislamiento elctrico por deteccin de coronas de

descarga en aparatos elctricos, donde los campos elctricos fuertes

ionizan el aire y excitan las molculas de nitrgeno, que emiten en el UV.


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g) Lmparas UV se utilizan para esterilizacin del lugar de trabajo, utensilios

utilizados en biologa y en medicina. Se utilizan las lmparas de Hg de baja

presin (254 nm, 185 nm).

h) La radiacin UV es un viricida y bactericida muy efectivo, por lo cual se

utiliza para desinfectar agua de tomar. Adems se ha utilizado para

desinfectar aguas de desecho.

i) El UV se utiliza en procesamiento de alimentos, para eliminar

microorganismos y pasteurizar alimentos lquidos.

j) Deteccin de fuegos utilizando detectores basados en carburo de silicio

(SiC) y nitruro de aluminio (AlN), ya que la mayora de los fuegos emiten en

el UVB.

k) Curar adhesivos y recubrimientos que tienen fotoiniciadores que

polimerizan con el UV en una reaccin rpida. Se aplica en pegar a vidrios

y plsticos, recubrimientos de pisos y rellenos dentales.

4.2. Espectroscopia UV-Visible.

Es una tcnica ampliamente utilizada en la qumica para anlisis de

estructuras qumicas.

Celdas fotovolticas (PVC) celdas solares. Las celdas fotovolticas son

dispositivos de semiconductores, usualmente de silicio, que convierten la luz

solar directamente en electricidad. No contienen lquidos, sustancias

qumicas corrosivas o partes movibles. Producen electricidad mientras la luz

incida sobre ellas, requieren muy poco mantenimiento, no producen

contaminacin y son silenciosas, siendo la energa fotovoltica el mtodo

ms seguro y limpio de producir energa.

Pantallas para visin: Existen una gran variedad de tipos de pantallas para

lograr visualizar imgenes y textos en las diversas aplicaciones: televisin,

monitores para computadoras, pantallas de computadora, pantallas de

celulares, relojes, cmaras y calculadoras, osciloscopios, pantallas de

cajeros automticos, paneles de informacin y propaganda. Entre los ms

comunes estn: a) tubos de rayos catdicos (CRT). b) pantallas de cristal

lquido (LCD). c) Pantallas de plasma. d) Diodos orgnicos emisores de luz

(OLED, organic light-emitting diode).

5. APLICACIONES DEL INFRARROJO

El infrarrojo (IR) es radiacin electromagntica de una longitude de onda

mayor que la luz visible, pero menor que microondas. El nombre indica que

est por debajo del rojo, que es el color visible de mayor longitud de onda. El IR se extiende desde 700 nm a 1 mm (1000 m). La zona de IR del espectro


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no se puede ver, pero si se puede detectar. El IR frecuentemente se

subdivide en cuatro regiones: a) Infrarrojo cercano (NIR, 780 -3000 nm); b)

Infrarrojo medio (MWIR, 3000-6000 nm); c) Infrarrojo lejano (LWIR, 6000- 15000

nm); d) Extremo infrarrojo (0,015 -1,0 mm)

Aplicaciones

Detectores de radiacin infrarroja: Muchas de las aplicaciones interesantes

de la regin infrarrojo se han desarrollado gracias a la gran variedad de

detectores de infrarrojo que ya existen. Estos detectores son electro-pticos:

absorben radiacin electromagntica y produces una seal elctrica que

usualmente es proporcional a la irradiancia (intensidad de la radiacin

electromagntica incidente). Dependiendo del tipo de detector y como

opera, la produccin puede ser un voltaje o una corriente. Un detector

electro-ptico es usado para sentir o medir la radiacin emitida o reflejada

por objetos dentro del campo de vista ptico del detector. Los detectores

se dividen en dos clases: detectores trmicos detectores cunticos.

Detectores trmicos: Los detectores trmicos simplemente absorben la

radiacin incidente, el movimiento de los tomos se incrementa y la

temperatura del detector aumenta o disminuye hasta llegar a un cuasi-

equilibrio con la radiacin siendo absorbida. La temperatura cambiar

hasta que la energa siendo irradiada y conducida trmicamente es igual a

la velocidad a la que es absorbida de la radiacin incidente. Cuando la

radiacin incidente est por encima del ambiente, el detector absorbe ms

energa y la vibracin de sus tomos y su temperatura aumenta. Los

detectores trmicos ms comnmente usados son: la termopila, detectores

piroelctricos y bolmetros.

Termopilas: Las termopilas es una combinacin en serie de termocuplas. Un

grupo de uniones de las termocuplas est unido como reservorio de calor a

la caja del detector mantenido a la temperatura del ambiente. El otro grupo

de uniones est pegado a una membrana que est trmicamente aislada

del ambiente. La radiacin incidente es absorbida por la membrana, y la

temperatura de la membrana con el grupo de uniones pegados cambia en

correspondencia. El voltaje generado a travs de una termocupla es lineal

con la diferencia en temperatura entre las dos uniones y por consiguiente

proporcional a la potencia ptica incidente en el detector. La energa

absorbida y la rapidez para equilibrarse dependen del tamao del detector.

Detectores piroelctrico: Los sensores piroelctricos estn hechos de un

material cristalino que genera una carga elctrica superficial cuando se

expone al calor en forma de radiacin infrarroja. Cuando la cantidad de

radiacin que incide sobe el cristal cambia, tambin cambia la cantidad

de carga generada que se mide con electrnica adecuada. Como los


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elementos del detector son sensibles en un rango amplio, se pueden utilizar

filtros para limitar ese rango si es necesario.

Bolmetros: Un bolmetro es un dispositivo aislado trmicamente que

absorbe radiacin y convierte la energa de esta radiacin en calor.

Conforme se calienta el material, el aumento en temperatura se siente con

un transductor trmico que genera una seal elctrica. Los mejores

bolmetros requieren absorbedores y transductores con calor especfico

pequeo (que produce un aumento grande en temperatura por la carga

de radiacin incidente). Tambin el cambio en resistencia por el cambio en

temperatura se puede medir pasando una corriente pequea y midiendo

el voltaje.

Detectores cunticos: Los detectores cunticos son hechos con

semiconductores en los que la radiacin infrarrojo incidente excita

electrones de la banda de valencia a la banda de conduccin del material.

Los detectores se mantienen a temperatura constante.

Fotoconductores: Los fotoconductores estn hechos de semiconductores

que han sido fuertemente dopados tipo-n tipo p y frecuentemente se utilizan para deteccin en el infrarrojo.

Fotodiodos: Un diodo consiste de un semiconductor de cristal nico, donde

una porcin ha sido dopada tipo-n y el resto tipo-p. Los electrones en la

banda de conduccin del lado tipo-n tendern a moverse a travs de la

unin entre los dos lados y se combina con los huecos en el lado tipo-p. Esto

genera una carga negativa neta del lado tipo-p y se genera una diferencia

de potencial en la unin.

Cuando el fotodiodo se expone a la radiacin infrarrojo se generan

cargadores de carga adicionales. Si no se permite que fluya una corriente,

se genera un voltaje que depende logartmicamente con la intensidad de

la radiacin.

Otras aplicaciones del Infrarrojo.

Control remoto. Hoy da la mayora de los instrumentos de la casa

(televisores, equipos de sonido, DVD, VHS, computadoras porttiles, las

puertas del garaje, el aire acondicionado, juguetes) son controladas a

distancia con controles remoto, que operan con luz infrarroja.


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Visin Nocturna: El equipo para visin nocturna utiliza el infrarrojo cuando

hay insuficiente luz visible para ver un objeto. La radiacin infrarroja emitida

por el objeto es transformada en una imagen en una pantalla (o una pantalla para cada ojo); los objetos ms calientes se muestran ms

brillantes. Esto permite al usuario ver claramente a personas o animales, o a un bombero ver a travs del humo en un incendio.

Detectores de movimiento: Los detectores de movimiento utilizan luz

infrarroja (que es invisible) para sistemas de seguridad.

Sistema de infrarrojo para detectar movimiento


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Espectroscopia Infrarroja: La porcin del espectro electromagntico que es

til para el anlisis de compuestos y molculas es la regin desde 2500nm a

16000 nm (frecuencia de 1,9 x1013 a 1,2 x1014 Hz.

6. APLICACIONES DE LAS MICROONDAS.

Las microondas son ondas electromagnticas con longitud de onda

mayores que el infrarrojo, pero menores que las ondas de radio. Las

microondas tienen longitud de onda aproximadamente en el rango de 30

cm (frecuencia = 1GHz) a 1 mm (300 GHz). Tambin se incluye el rango de 1

GHz a 1000 GHz, aunque la mayora de las aplicaciones van de 1 a 40 GHz.

La regin de microondas tiene muchas aplicaciones: en hornos de

microondas para calentar y cocinar alimentos; transmisiones de

radiodifusin y telecomunicaciones debido a un ancho de banda grande,

como por ejemplo en televisin va microondas; comunicacin satelital;

radar para transporte areo y radar doppler para seguir huracanes y

tornados; protocolos inalmbricos (wireless) en comunicaciones e Internet

(banda ISM, 2,4 GHz; 5GHz) ; redes en reas metropolitanas (MAN) (2 a 11

GHz); televisin de cable e Internet (en cable coaxial); redes de telfonos

celulares; procesamiento de semiconductores (proceso de plasma);

transmisin de energa; maser.

Hornos de microondas: El horno de microondas es un utensilio

electrodomstico que emplea radiacin de microondas para cocinar o

calentar alimentos.

Los hornos utilizan un magnetron para producir las microondas con una

frecuencia aproximada de 2,45 GHz(longitudde onda = 12.24 cm). El horno

cocina los alimentos haciendo que las molculas de agua y otros

compuestos vibren y roten con la radiacin. Las vibraciones y rotaciones

crean el calor que calienta la comida, que como sta suele contener

bastante agua, se cocina fcilmente por este mtodo.


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Radar: (Radio Detection And Ranging; Radio Angle Detection And Ranging).

Es un sistema usado para detectar y determinar la distancia de objetos

como aviones o barcos (reflexin del metal) y delinear mapas como de

lluvias, tornados y huracanes (reflexin del agua). El transmisor emite fuertes

ondas de microondas o radio y el receptor escucha cualquier eco reflejado.

La seal es amplificada y analizada para identificar el objeto reflector y

estimar su distancia.

Antena parablica para RADAR. (40 m de dimetro)

Telfonos celulares: Los telfonos celulares trabajan transmitiendo seales

de microondas o ondas de radio a una torre de celulares. Estas torres varan

en su capacidad de recibir las seales de los telfonos celulares: algunos

reciben seales de distancias de solamente 1.5 a 2.4 km (1 a 1.5 millas),

mientras otros pueden recibir seales tan lejos como 48 a 56 km (30 a 35

millas). El rea cubierta (alrededor de 10 millas cuadradas) por la torre se


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llama una celda. Las torres estn conectadas en red a una estacin de

distribucin central (MTSO, Movil Telephone Switching Office) a travs de

cable elctrico, cable de fibra ptica o por microondas y tambin est

conectado directamente al sistema de telfonos con cables elctricos. El

telfono celular recibe seales de la torre y funciona parecido a un radio

porttil (Ver Figura 80) y los hay analgicos (AMPS) y digitales (TDMA, GSM).

El telfono celular utiliza ondas FM de baja energa para transmitir voz o

mensaje a la antena en la celda ms cercana.

Telfonos celulares comerciales

Espectroscopa de Microondas de transformada de Fourier (FT-MWS): La

espectroscopa de microondas se utiliza para analizar las transiciones

rotacionales de molculas y complejos en la fase gaseosa. La energa

rotacional est cuantizada, y las molculas solo pueden poseer ciertos

valores de momento angular rotacional.

La energa requerida para una molcula realizar una transicin entre un nivel

de energa rotacional al siguiente la puede proveer un fotn en la regin de

microondas (por ejemplo entre 5- 18 GHz). FT-MWS permite obtener

informacin estructural con mucha precisin: distancias y ngulos de enlace

con 8 cifras significativas.

7. APLICACIONES DE LAS ONDAS DE RADIO

Radio frecuencia (RF) se refiere a la porcin del espectro electromagntico

en el cual las ondas electromagnticas (menores frecuencias y mayores

longitudes de onda, de algunos milmetros a miles de kilmetros) son

generadas por una corriente alterna (partculas cargadas movindose para

atrs y para adelante, cambian de direccin o se aceleran) que se

introduce en una antena. La atmsfera de la Tierra es transparente a

longitudes de onda de unos pocos milmetros hasta 20 metros. Las ondas de


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radio viajan en lnea recta, pero son reflejadas por la ionosfera, permitiendo

que las ondas viajen alrededor del mundo.

Aplicaciones

Radio frecuencia (RF) se refiere a la porcin del espectro electromagntico

en el cual las ondas electromagnticas (menores frecuencias y mayores

longitudes de onda, de algunos milmetros a miles de kilmetros) son

generadas por una corriente alterna (partculas cargadas movindose para

atrs y para adelante, cambian de direccin o se aceleran) que se

introduce en una antena. La atmsfera de la Tierra es transparente a

longitudes de onda de unos pocos milmetros hasta 20 metros. Las ondas de

radio viajan en lnea recta, pero son reflejadas por la ionosfera, permitiendo

que las ondas viajen alrededor del mundo.

Aplicaciones en radio astronoma: La radio astronoma se puede desarrollar

en la superficie terrestre ya que la atmsfera es bastante transparente en la

regin de ondas de radio. Sin embargo los observatorios en el espacio tienen

ciertas ventajas. Hay varios radio telescopios en el espacio: Polar, Cluster II,

ISEE

1, ISEE 2, GOES 9 y Voyager 1. Una tcnica especial en radio astronoma

llamada interferometra, permite utilizar dos o mas telescopios que estn muy

separados para crear imgenes que tienen la misma resolucin como si

hubiera un gran telescopio tan grande como la distancia entre los

telescopios individuales.

Radiodifusin AM, FM y Televisin: Un sistema tpico de radio comunicacin

tiene dos componentes bsicos: un transmisor y un receptor. El transmisor

genera oscilaciones elctricas a una radio frecuencia llamada la frecuencia

cargadora. Se puede entonces modular la amplitud (AM) o la frecuencia

(FM) para variar la frecuencia cargadora y superponer la informacin de la

voz u otro sonido en radiodifusin o las alteraciones de luz y oscuridad en la

imagen de la televisin.

El radio transmisor incluye un generador de oscilacin (de cristal de cuarzo

o un circuito LC) para producir la radio frecuencia deseada, un amplificador

para aumentar la intensidad de las oscilaciones, un transductor para

convertir la informacin a ser transmitida en un cambio de voltaje

proporcional a la intensidad.

Para la transmisin de sonido, el transductor es el micrfono y para la

transmisin de video, el transductor es un dispositivo fotoelctrico. Otro

componente es el modulador que utiliza los cambios de voltaje para

controlar las intensidades de la oscilacin o la frecuencia instantnea de la


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frecuencia cargadora y la antena que irradia la onda cargadora

modulada.

Antenas: Las antenas utilizadas para telefona y radiodifusin (Ver Figura 85)

son muy variadas en tamao y forma dependiendo del uso y el alcance de

la seal.

Radiodifusin comercial de frecuencias medianas y radio de onda corta,

radio FM y televisin requieren antenas muy grandes y altas, especialmente

si se desea una cobertura amplia de la seal. La mejor ubicacin de la

antena es en un sitio alto y alejado de la ciudad, aunque los estudios de

radio y televisin suelen estar en el corazn de la ciudad.

Monitores de bebs: Son los sistemas ms sencillos de transmisin de ondas

de radio. Consta de un transmisor (que est en el cuarto del beb) y un

receptor (que los padres utilizan para escuchar el beb) (Ver Figura 86)

El transmisor en una pequea estacin de radio, con AM, 49 MHz de rango de frecuencia, 2 frecuencias, 0,25 W de potencia, 61 metros de alcance de

la transmisin.

Control remoto con radio: El uso de control remoto para controlar juguetes

(aeroplanos, botes, carros) es muy divertido. La persona que controla tiene

un transmisor de radio (con alcance limitado), que enva seales

codificadas (27 MHz a 49 MHz) que el receptor del juguete recibe y opera

sobre algn servo-motor. Los controles para abrir puertas de garaje operan

con un principio similar. Se supone que cada persona adquiere un control

con un cdigo propio.

Radio modems: Permiten comunicacin digital de datos a travs de ondas

de radio. Las ondas cargadoras se pueden modificar para incorporar data

digital variando su amplitud, frecuencia o fase. AM se utiliza para

transmisiones lentas;

FM para transmisiones ms rpidas (hasta 1200 bytes/seg); PSK o modulacin

de fase, para mayores velocidades (hasta 4800 bytes/seg).

Imagenologa con Resonancia Magntica (MRI): Tambin llamada

Tomografa con Resonancia Magntica (MRT), es un mtodo de crear

imgenes del interior de rganos opacos en organismos vivos o detectar

agua contenida en estructuras geolgicas como rocas. Es usada

principalmente para demostrar alteraciones patolgicas o fisiolgicas de

tejidos vivos en imagenologa mdica.

Tiene como base la resonancia magntica nuclear (NMR).


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8. BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_electromagn%C3%A9tico http://astrojem.com/teorias/espectroelectromagnetico.html http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/negro/espectro/espect

ro.htm

http://www.fisic.ch/cursos/primero-medio/espectro-electromagn%C3%A9tico/

http://www.asifunciona.com/fisica/af_espectro/af_espectro_1.htm http://www.espectrometria.com/espectro_electromagntico

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

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