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1°-2° Bachillerato (15-17 años)

Luz y ondas electromagnéticas

Light and Electromagnetic Waves

La luz es una onda electromagnética: el campo eléctrico y el magnético oscilan perpendiculares al propagarse. No necesita medio y en el vacío va a unos 3×10⁸ m/s, con nombres desde rayos gamma hasta ondas de radio según la longitud de onda. La luz visible es solo una franja minúscula de ese espectro. Aquí deslizas la longitud de onda para ver qué nombre lleva cada región del espectro.

¡La luz es una onda electromagnética!
💡 Naturaleza de la luz
①La luz es una onda donde campo eléctrico y magnético oscilan perpendicularmente
②Se propaga sin medio (en vacío c = 3×10⁸ m/s)
③Por longitud de onda hay rayos γ, X, UV, visible, IR, micro y radio
④La luz visible es una franja minúscula
Espectro electromagnético
550 nm
🌈 Rango visible
①Visible: 380 nm (violeta) a 780 nm (rojo)
②Violeta (λ corta) → más energía; rojo (λ larga) → menos
③UV: mucho más energético, quema la piel
④IR: mando a distancia, cámaras térmicas

Resumen

ListTipos de ondas electromagnéticas
rayos γ
reacciones nucleares; esterilización médica
λ < 0,01 nm
rayos X
radiografías; gran penetración
0,01-10 nm
ultravioleta
esterilización, quemaduras, vitamina D
10-380 nm
luz visible
única región que detecta el ojo
380-780 nm
infrarrojo
calor, mandos a distancia, termografía
780 nm - 0,1 mm
microondas
microondas, comunicaciones
0,1 mm - 10 cm
radio
TV, radio, móviles
> 10 cm
Energía del fotón E = hf
Energía del fotón
E = hf = h cλ
h = 6,63×10⁻³⁴ J·s; c = 3×10⁸ m/s
✨ Dualidad onda-partícula
①La luz es onda (interferencia, difracción) y partícula (efecto fotoeléctrico)
②Efecto fotoeléctrico: la luz arranca electrones de un metal
③Por debajo de la frecuencia umbral no salen electrones, por intensa que sea
④La luz actúa con paquetes de energía hf (fotones)
⑤Einstein recibió el Nobel (1921) por explicarlo
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1
¿Cuál es la longitud de onda de una luz de frecuencia 5×10¹⁴ Hz en el vacío? (c = 3×10⁸ m/s)
1
De c = fλ, λ = c/f.
λ = cf
2
Sustituye c = 3×10⁸, f = 5×10¹⁴.
λ = 3×1085×1014 = 6×10-7 m
▸ 6×10⁻⁷ m (600 nm)
En el vacío toda luz viaja a c. Usa λ = c/f. 600 nm está en la franja naranja.
Ejemplo 2
Entre la luz A (ultravioleta) y la B (infrarroja), ¿cuál tiene mayor energía de fotón y por qué?
1
La energía del fotón E = hf, así que mayor frecuencia implica mayor energía.
E = hf
2
El ultravioleta tiene menor longitud de onda que el infrarrojo, luego mayor frecuencia (c = fλ).
λUV < λIR ⇒ fUV > fIR ⇒ EUV > EIR
▸ A (ultravioleta) tiene mayor energía
Menor longitud de onda implica mayor frecuencia y energía de fotón — por eso el UV y los rayos X son peligrosos.
Resumen
Velocidad
c = f λ
3×10⁸ m/s
Energía
E = h f
energía del fotón
tipo examen (variante)
¿Cuál ordena correctamente estas ondas electromagnéticas de mayor a menor longitud de onda?
①Radio > Infrarrojo > Visible > Rayos X
②Rayos X > Visible > Infrarrojo > Radio
③Visible > Infrarrojo > Radio > Rayos X
④Infrarrojo > Radio > Rayos X > Visible
⑤Radio > Visible > Infrarrojo > Rayos X
▸ ① Radio > Infrarrojo > Visible > Rayos X
1
De mayor longitud de onda: radio > microondas > infrarrojo > visible > ultravioleta > rayos X > gamma.
Radio (λ larga) → gamma (λ corta)
2
Ordenar las cuatro dadas en esta secuencia da la opción ①.
Radio > Infrarrojo > Visible > Rayos X
🎯 Puntos clave
①Todas las ondas EM viajan a c en el vacío
②λ corta → f y E altas
③Visible: 380-780 nm
④Dualidad onda-partícula
⑤Fotoeléctrico: E = hf − W (función de trabajo)
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