¿Qué es la radiación? ¿Cómo se forman las sombras?

Este mes tenemos dos preguntas muy interesantes, que además están bastante relacionadas ya que vamos a hablar de la radiación y de las sombras.

¿Qué es la radiación? ¿Cómo se forman las sombras?

¿Cómo estas dos cosas tan diferentes pueden estar relacionadas? Además, lo de las sombras puede que nos suene bastante… pero ¿qué es la radiación?

Como siempre, vamos a empezar por el principio.

La energía

Todos los objetos del universo poseen unas características, propiedades y estados concretos, aunque no sepamos o no podamos averiguarlos o medirlos.

Por ejemplo, si tengo una taza de desayuno en una mesa, estará ahí, reposando hasta que algo o alguien haga algo. La taza tiene una masa y tiene una velocidad determinada en un momento determinado. Pero si alguien la empuja de la mesa, la taza empezará a caer con una velocidad… algo ha cambiado. ¿Sabes qué ha cambiado? Su energía.

Hemos transmitido energía para provocar un cambio en el sistema. La hemos empujado.

Esto es absolutamente impreciso y una física seguro que levantaría una ceja muy alto ante lo que acabamos de decir. No es del todo así, pero intentaremos que nos sirva.

Pues bien, algunos elementos del universo son capaces de transmitir energía en forma de radiación.

La radiación

Así pues, la radiación sería la forma que tiene el universo de transmitir un tipo de energía, en concreto la energía electromagnética

Por ejemplo. Cuando calentamos mucho un trozo de hierro, se pone incandescente, lo que se llama «al rojo vivo»… esa luz que emite cuando tiene una temperatura muy elevada es radiación.

En concreto radiación electromagnética en forma de lo que conocemos como luz visible.

O cuando apuntas con tu mando a distancia hacia la tele, y le das a un botón, una bombilla especial recibe una pequeña descarga eléctrica y lanza una luz que nuestros ojos no son capaces de ver, pero el receptor de la tele si. Es la llamada luz infrarroja.

La luz ultravioleta y la luz infrarroja son de la misma naturaleza que la luz visible, pero de unas longitudes de onda diferente.

La longitud de onda

Para, para… que me acabo de perder… ¿Longitud de Onda? ¿Cómo? ¿Disculpe?

Si… ¿Recuerdas en el programa pasado, el de los arco iris?

Estuvimos hablando que en el arco iris podíamos ver luz de muchos colores, desde el rojo hasta el violeta, ¿verdad?

Colours of the visible light spectrum.png
De Meganbeckett27Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, Enlace

Pues bien, precisamente podemos ver esos colores diferentes porque tienen diferentes longitudes de onda.

Podemos ver esos colores porque existen unos fotones, unas partículas elementales que poseen energía pero no tienen masa, que viajan por el espacio en forma de ondas, como cuando lanzas una piedra a un estanque y se producen unas ondas que acaban llegando por la superficie hasta la orilla.

Y dependiendo de lo «largas» que sean las ondas (las olas), veremos unos colores u otros. Si las ondas son muy largas, veremos el color rojo, y si son más cortas, amarillo, azul o violeta.

Nuestros ojos sólo son capaces de ver ondas entre el color rojo y el color violeta, pero ondas más largas nos darían los infrarrojos (la luz de tu mando a distancia) y ondas más cortas nos darían los ultravioleta, esos rayos tan «malos» que hacen que nos tengamos que poner protector solar en la playa para no quemarnos.

Porque longitudes de onda más corta, también transmiten más energía. Recuerda que la transmisión de la energía es lo que permite que hayan cambios, y esos cambios a veces no son «buenos».

EM Spectrum Properties es.svg
De Crates. Original version in English by Inductiveload – Translation from English version, Dominio público, Enlace

Si nos fijamos en el gráfico de ahí arriba vemos que la radiación electromagnética, es decir la transmisión de la energía electromagnética, puede ser desde muy grande, de tamaños de edificios, hasta tamaños tan pequeños como los átomos.

Usos de la radiación

Los humanos hemos aprendido a utilizar la radiación electromagnética para muchas cosas.

Telecomunicaciones como la radio, la televisión, la telefonía móvil, el wifi o el bluetooth.

Calentar alimentos como los microondas que calientan el agua contenida en los alimentos.

La luz infrarroja que calienta la comida en la barra de algunos restaurantes o lámparas de calor que se utilizan en clínicas de rehabilitación para calentar músculos doloridos. Además de la luz de tu mando a distancia.

La luz visible está claro para qué se usa, para ver, y somos capaces de generar luz de muchas formas y para muchos usos, como por ejemplo, el cine o iluminar pantallas de ordenadores, móviles o tablets.

O… por ejemplo… la fibra óptica que transmite datos a través de cables especiales ¡en forma de luz!

La luz ultravioleta se utiliza para esterilizar objetos, agua y alimentos porque destruye los microorganismos.

Los Rayos X se utilizan en medicina para poder ver si nos hemos roto un hueso, porque es capaz de atravesar la piel y la carne, pero no los huesos.

Los Rayos Gamma se utilizan también en medicina porque bien utilizados sirven para tratar ciertos tipos de cáncer.

Y… No… Hulk es un personaje de ficción y un baño de rayos gamma no te convertiría en una persona super fuerte… te matarían. ¡Lo siento Hulk!

Radiación ionizante y no ionizante

Cuando hablamos de radiación a veces nos viene a la cabeza cosas muy guay como los rayos láser de las películas de cine, o cosas de mucho miedo como catástrofes nucleares, pero no toda la radiación es peligrosa, de hecho la mayoría de radiaciones que encontramos en la Tierra son inofensivas para las personas.

Sólo son peligrosas las radiaciones que transmiten la energía suficiente como para arrancar electrones de los átomos o de cambiar la estructura de las moléculas. Esta es la radiación ionizante.

Por ejemplo, la radiación electromagnética de microondas, que es capaz de calentar cosas, puede provocarnos una quemadura, pero porque las microondas son capaces de hacer vibrar o girar las moléculas de nuestro cuerpo, aumentando así la temperatura… o porque tocamos algo calentado previamente por las microondas, no porque los rayos microondas cambien la estructura de los átomos de nuestra piel.

Las microondas son un tipo de radiación no ionizante. Y son MUY SEGURAS.

Igual que el wifi, las ondas de radio que llegan a tu televisor desde la emisora o la radiación del móvil. No tienen NINGÚN peligro.

De hecho, la luz visible es de la misma naturaleza que los microondas o las ondas de radio, pero con una longitud de onda menor. Y nadie diría que la luz de la lámpara que tienes en tu mesa de estudio sea radiactiva.

Como mucho, una luz muy intensa, como una bombilla potente, podría dañar tus ojos por la intensidad de la luz, pero no por la naturaleza de su radiación. No es bueno mirar la luz directa de una linterna, pero no pasa nada si la apuntas a tu mano.

Sin embargo, parte de los rayos ultravioleta, que poseen una longitud de onda menor que la luz visible, si que son radiación ionizante.

Hay tres tipos de rayos ultravioleta, los UVA, los UVB y los UVC.

Los Rayos UltraVioleta A, que son los que tienen la longitud de onda mayor, no son ionizantes, no arrancan electrones de los átomos de la piel. Pero los UltraVioleta B y los UltraVioleta C si que ionizan, si que arrancan electrones, y eso significa que pueden provocar cambios en la materia.

¿Sabes por qué te tienes que poner protector solar? Pues porque la luz del sol emite también radiación ultravioleta y esos rayos son capaces de provocar mutaciones en el ADN de la piel y, en un momento dado, provocar cáncer de piel… ¡¡Y ESO ES SUPER PELIGROSO!!

¡Ponte protector solar!

Igual que los Rayos X y los Rayos Gamma, que en cantidades muy controladas son muy útiles, y normalmente son seguros, pero hay que prestar atención a la cantidad de radiación a la que nos sometemos porque pueden ser peligrosos.

Radiación y Radiactividad

Seguro que has escuchado hablar de la radiactividad, por ejemplo de la energía nuclear.

Hasta ahora siempre habíamos hablado de radiación electromagnética, que está formada por ondas electromagnéticas y por fotones, que no tenían masa, sólo energía. ¿Verdad?

Pues cuando hablamos de radiactividad, estamos hablando de radiación nuclear, y es tan peligrosa porque viene de la descomposición de los átomos. De hecho, los Rayos Gamma, que son radiación electromagnética ionizante, son radiación nuclear.

Esto es una imagen real de un átomo de hidrógeno. Fuente

Los átomos al romperse, o al volverse inestables, lanzan «cosas». Partículas alfa (que son los núcleos de helio sin la envoltura de electrones), partículas beta (electrones y positrones) y partículas gamma (fotones de alta energía.

Cuando estos elementos «chocan» contra otros átomos desestabilizan a estos átomos y pueden cambiarlos o incluso volverlos a romper.

Además, las alfas y las gammas dejan la energía que transportan en la materia y la ionizan, es decir, le quitan electrones, pudiendo crear errores en las reacciones bioquímicas de nuestro cuerpo.

¿Te suena el nombre de Marie Curie? Pues esta mujer francesa que nació hace más de 150 años fue la persona que inventó la palabra radiactividad y que descubrió que era una propiedad de los átomos.

Le dieron ¡dos premios Nobel! Que es el premio más importante con el que se reconoce que una persona ha contribuido a la ciencia de una forma importante.

Cómo se forman las sombras

Ahora que hemos visto qué es la radiación, y que una forma de radiación electromagnética formada por fotones es la luz visible, responder a la pregunta cómo se hacen las sombras es muy fácil.

Coge una fuente de luz, es decir, de radiación electromagnética que está dentro del espectro visible, como puede ser el sol o una bombilla de una lámpara.

Esta fuente de luz está emitiendo fotones que van en línea recta, ¿verdad?

Estos fotones son capaces de atravesar cosas transparentes como el aire, el agua, un trozo de plástico o cristal transparente.

Pues bien… ¿Qué pasa si ponemos un objeto que no pueda atravesar dentro de ese chorro de luz que va en línea recta?

Pues que los fotones que chocan contra el objeto se pararán o rebotarán, mientras que los que no chocan siguen su camino hasta que lleguen al siguiente obstáculo.

Cuando nosotros vamos por la calle, por ejemplo, y vemos nuestra sombra en el suelo, lo que ha ocurrido es que la luz del sol que ha recorrido millones de kilómetros sin chocarse contra nada, de pronto se encuentra con nuestro cuerpo y se para, pero la luz de alrededor, continúa hasta el suelo, y por eso vemos esa diferencia de luz y la forma de nuestro cuerpo.

Una ultima cosa super guay para además relacionar cosas como la radiación, la sombra y los robots… ¿Sabes que los láseres son rayos de luz?

¿Sabes que un robot podría programarse para lanzar rayos láser en todas direcciones y detectar la diferencia entre luces y sombras?

¿Y si un ordenador pudiera registrar todas esas luces y sombras, saber qué es lo que está viendo, recordarlo, y decirle a un coche por dónde es seguro conducir, cuándo acelerar y cuándo parar?

¡Pues así es como funcionan los sistemas anticolisión de los coches autónomos! Los coches saben qué hay al alrededor y evitan chocar.

Queremos agradecer a RadiactivoMan por habernos ayudado a que este contenido sea un poco más científicamente correcto, porque había partes que no estábamos seguros de haberlos escrito bien. ¡Muchas gracias!


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