Espectro electromagnético: lo que vemos y lo que no vemos

Observa a tu alrededor por unos segundos. ¿Qué es lo que ves? Probablemente puedas ver toda clase de objetos, quizás personas, de seguro ves frente a ti un computador dónde estás leyendo esto, posiblemente alguna mesa donde está apoyado el computador. Lo que uno podría arriesgarse a afirmar, con cierto grado de certeza, es que todo lo que tienes a tu alrededor puedes, en mayor o menor medida, observarlo a través de tus ojos. Pues si afirmásemos eso, estaríamos completamente equivocados. Lo que tus ojos pueden apreciar es solo una muy pequeña parte de todo lo que hay a tu alrededor, y a continuación veremos que significa esto.

Cuando ves a los objetos que están cerca de ti, en realidad no estás viendo a los objetos de manera directa. Lo que tus ojos detectan, a través del sentido de la visión, es la luz que emiten o reflejan dichos objetos. El proceso que se produce puede explicarse, de forma simplificada, de la siguiente manera: las partículas llamadas fotones, portadoras de lo que denominamos luz visible, alcanzan nuestros ojos en forma de ondas (con una determinada longitud) y una vez en contacto con la retina los estímulos luminosos son convertidos en impulsos eléctricos, gracias al accionar de un conjunto de células especializadas llamadas conos y bastones. Luego, esos impulsos eléctricos son transmitidos por el nervio óptico hacia el cerebro, donde son procesados por una zona denominada corteza visual.

Antes de continuar, considero necesario realizar algunas aclaraciones importantes sobre lo dicho en el párrafo anterior. En primer lugar, he mencionado que las partículas llamadas fotones alcanzan nuestros ojos en forma de ondas. Entonces, ¿son los fotones partículas u ondas? Bueno, la respuesta es que son ambas. Por muy extraño que pueda parecer esto, lo que se conoce en física como “dualidad onda-corpúsculo” explica que la luz puede poseer propiedades de partícula y al mismo tiempo propiedades ondulatorias; esto quiere decir que según la situación puede comportarse como una partícula o como una onda. De acuerdo a las palabras del físico Stephen Hawking, este es un “concepto de la mecánica cuántica según el cual no hay diferencias fundamentales entre partículas y ondas: las partículas pueden comportarse como ondas y viceversa."

Representación de la estructura y las diferentes partes de un ojo humano.

En segundo lugar, he dicho que los fotones son las partículas portadoras de la luz visible. Pero afirmar esto sería dar una definición incompleta de fotón, puesto que la luz visible es sólo una pequeña fracción de lo estas partículas elementales portan. Y es exactamente aquí a donde quería llegar cuando afirmé que nuestros ojos pueden ver solo una pequeña fracción de lo que nos rodea. Lo que denominamos luz visible, que podemos observar a través de nuestros ojos, constituye solamente una pequeña parte de un fenómeno mucho más amplio, conocido como espectro electromagnético.

El espectro electromagnético es la distribución energética de un conjunto de campos eléctricos y magnéticos, que se manifiestan y propagan en el espacio en forma de energía. Como expliqué anteriormente, las diferentes clases de radiación electromagnética del espectro pueden considerarse y estudiarse de dos formas distintas: por un lado, como un flujo de partículas portadoras de los distintos tipos de radiación, llamadas fotones; y por otro lado, como un conjunto de ondas que varían su longitud y reciben diferentes denominaciones dependiendo de dicha longitud.

La parte de luz visible, compuesta por la radiación electromagnética que puede ser percibida por nuestros ojos, ocupa una pequeña franja en el centro del espectro electromagnético, y está compuesta por todos los diferentes colores que podemos apreciar normalmente en un arcoíris. Por supuesto, cada uno de los colores que vemos corresponde al mismo fenómeno, la radiación electromagnética, y lo único que varía es la longitud de las ondas con las que se manifiestan. Las longitudes de onda más amplias (ondas más separadas) se aproximan al color rojo y las longitudes de onda más cortas se acercan al violeta.

Completísima gráfica explicativa y comparativa sobre el espectro electromagnético.

Una vez que nos alejamos de la pequeña porción del espectro correspondiente a la luz visible, tanto hacia un lado como hacia el otro, encontramos una gran cantidad de manifestaciones del fenómeno electromagnético en forma de radiación con diferentes longitudes de onda. Si tomamos la longitud de onda más larga apreciable por nuestra visión (el rojo) y vamos más allá en el espectro, a medida que atravesamos longitudes cada vez más amplias, encontramos en primer lugar el infrarrojo, luego las microondas y por último las ondas de radio. Por otro lado, si tomamos la longitud de onda más corta que podemos ver (el violeta) y continuamos avanzando hacia longitudes de onda cada vez más pequeñas, encontramos primero la radiación ultravioleta, luego los rayos X y por último los rayos gamma.

Si nos centramos en las longitudes de onda amplias, vemos que los fenómenos que se manifiestan a través de estas nos son sumamente cotidianos. La radiación infrarroja es lo que asociamos comúnmente con el calor; pero las señales infrarrojas son también muy utilizadas en astronomía para detectar estrellas y otros cuerpos, así como también en diferentes clases de tecnologías. Las microondas son sumamente utilizadas en la comunicación de datos, a través de múltiples dispositivos para la transmisión de señales, como los radares, así como también otorgan su funcionamiento a los hornos de microondas. Las ondas de radio, en sus diversos rangos y frecuencias, son principalmente utilizadas para las comunicaciones, por ejemplo en radio móvil, radio FM, telefonía celular, comunicaciones vía satélite y radioenlaces terrestres, entre otros.

Por otro lado, las longitudes de onda más cortas también se manifiestan en fenómenos conocidos, pero estas pueden resultar perniciosas para los seres humanos en muchas ocasiones. La radiación ultravioleta es emitida por el Sol y bloqueada en gran medida por nuestra capa de ozono, puede producir cáncer de piel tras exposiciones prolongadas y tiene algunos usos prácticos en la medicina. Los rayos X son un tipo de radiación capaz de atravesar cuerpos opacos y de imprimir películas fotográficas; también son ampliamente utilizados en la medicina. Los rayos gamma son el tipo de radiación más peligrosa y se produce principalmente en elementos radioactivos y fenómenos astrofísicos de gran violencia, como la explosión de una estrella en supernova.

Diferentes franjas del espectro electromagnético, con sus longitudes de onda, frecuencias y ejemplos ilustrativos.

¿Qué significa todo esto? Mientras nuestros órganos visuales pueden captar solo una pequeña gama de longitudes de onda, en todo momento a nuestro alrededor hay una increíble cantidad de radiación electromagnética, en forma de ondas y partículas que no podemos ver, todas oscilando y rebotando de un lado a otro, de la misma forma que lo hace la luz, solo que invisible a nuestros ojos. En palabras del físico Richard Feynman:

“…todas estas cosas son las mismas clases de onda, exactamente las mismas ondas, solo que más cortas y rápidas, o más largas y lentas; son exactamente la misma cosa. Entonces encontramos este gran campo, esta área de movimientos irregulares de campos eléctricos, de vibraciones, que contiene una tremenda cantidad de información y está todo realmente allí.”

Antes de concluir quiero realizar una aclaración que posiblemente me va a representar muchos comentarios negativos, pero que considero necesaria para que ciertas cosas no se mezclen. Muchas personas, principalmente aquellos con un gusto particular por las pseudociencias, suelen utilizar a la parte invisible de la energía electromagnética como justificativo para explicar las presencias de espíritus, demonios y otros seres. "Si hay tanta cantidad de energía que nuestros ojos no pueden ver", dicen ellos, "de seguro las presencias espirituales se manifiestan a través de esa energía". No señores. Aunque no podemos ver directamente la mayoría de la energía del espectro electromagnético con nuestros ojos desnudos, si hemos desarrollado toda clase de instrumentos para observarla, estudiarla, recibirla y transmitirla, y los científicos conocen a la perfección todas las manifestaciones del espectro electromagnético. De manera que ciencia por un lado, pseudociencia por el otro; no mezclemos aquello imposible de mezclar.

Los radiotelescopios (antenas parabólicas) son utilizados para estudiar las manifestaciones del espectro electromagnético.

Volviendo a la afirmación realizada al inicio del artículo, podemos concluir entonces que muchas de las cosas que se encuentran a tu alrededor no puedes observarlas directamente a través de tus ojos. Estamos rodeados constantemente por un intenso campo electromagnético, compuesto por ondas de diferentes tipos de longitudes que chocan, rebotan, interaccionan y se agitan incesantemente en el espacio. Algunas pocas de esas ondas las apreciamos a través del sentido de la vista, algunas otras las sentimos como calor, otras podemos recibirlas a través de diferentes dispositivos electrónicos modernos, algunas no podemos captarlas, pero todas están allí, interactuando continuamente a nuestro alrededor. Nuevamente, en palabras del gran Richard Feynman:

“…todas estas cosas están ocurriendo en la habitación, todas al mismo tiempo, y muchas personas saben esto, pero tienes que detenerte y pensar acerca de ello, para realmente sentir el placer acerca de la complejidad, de la inconcebible naturaleza de la naturaleza.”

Fuentes:

• La Teoría de Casi Todo. Robert Oerter. 2008.
• Feynman 'Fun to Imagine' 8: SeeingThings. Richard Feynman. 1983.
• Isaac Asimov's Book of Facts. Isaac Asimov. 1992.