Espektro elektromagnetiko

Espektro elektromagnetikoa ezagutzen ditugun uhin elektromagnetiko guztien multzoa da. Hauek beren uhin-luzeraren ( $\lambda$ ) edo maiztasunaren (f) arabera ordenaturik agertzen dira. Uhin elektromagnetiko guztiak izaera berekoak badira ere, uhin-luzera eta maiztasun jakin bateko uhin talde bakoitzak bere eraketa eta aplikazio praktiko espezifikoak ditu.

Argiak, aztertzen dugun moduaren arabera, partikula (fotoia) edo uhin izaera izan dezake. Propietate berezi honi uhin-partikula dualtasuna deritzo. Dualtasunaren teoria Isaac Newton eta Christiaan Huygensek proposatu zuten XVII.mendean. Einsteinek efektu fotoelektrikoa azaldu zuen eta horrela argiak partikula multzo moduan ere jokatzen duela frogatu zuen. 1921. urtean nobel saria jaso zuen aurkikuntza honen ondorioz. Uhinaren teoriaren kasuan, argia uhin elektromagnetikoa bezala definitzen da, non elkarrekiko perpendikularrak diren eremu magnetiko eta eremo elektrikoz osatuta dagoen. Hauek dira uhin baten ezaugarriak:

Anplitudea (A): Oszilazio baten bi muturren arteko distatzia.
Periodoa (T): Oszilazio edo ziklo baten iraupena.
Frekuentzia (f): Oszilazio edo ziklo kopurua denbora unitateko. (Periodoaren alderantzizkoa).
Uhin luzera (λ): Oszilazioaren bi gailurren arteko distantzia. Zenbat eta txikiagoa, oduan eta energia handiagoa.
Hedapen-abiadura (c): Denbora unitateko uhinak egiten duen distatzia.

Uhinaren periodoa, frekuentzia, uhin luzera eta hedapen abiadura elkarrekin erlazionatuta daude. Adierazpen honek erlazio guztiak biltzen ditu: $c=\lambda \cdot \upsilon =\lambda /T$

Espektro elektromagnetikoa

Espektro elektromagnetikoa hainbat zatitan bereizten da uhinaren energiaren arabera. Energia txikienetik handienera honela sailkatzen dira: gamma izpiak, X-izpiak, Ultramorea, ikuskorra, infragorria, mikrouhinak eta irrati frekuentziak. Zenbat eta energia handiagoko uhina izan, orduan eta frekuentzia handiagoa edukiko du eta, ondorioz, uhin-luzera txikiagoa. Uhin mota bakoitzak materiarekiko interakzio ezberdinak ditu. Hori dela eta, aplikazio praktiko ezberdinak dituzte.

	Uhin-luzera (m)	Maiztasuna (Hz)	Energia (J)
Gamma izpiak	< 10 pm	>30.0 EHz	>19.9E-15 J
X izpiak	< 10 nm	>30.0 PHz	>19.9E-18 J
Ultramore urruna	< 200 nm	>1.5 PHz	>993E-21 J
Ultramore hurbila	< 380 nm	>789 THz	>523E-21 J
Argi ikusgaia	< 780 nm	>384 THz	>255E-21 J
Infragorri hurbila	< 2.5 um	>120 THz	>79.5E-21 J
Infragorria	< 50 um	>6.00 THz	>3.98E-21 J
Infragorri urruna/submilimetrikoa	< 1 mm	>300 GHz	>199E-24 J
Mikrouhinak	< 30 cm	>1.0 GHz	>1.99e-24 J
Oso maiztasun handikoa Irratia	<1 m	>300 MHz	>1.99e-25 J
Maiztasun handikoa Irratia	<10 m	>30 MHz	>2.05e-26 J
Uhin laburra Irratia	<180 m	>1.7 MHz	>1.13e-27 J
Uhin ertaina (AM) Irratia	<650 m	>650 kHz	>4.31e-28 J
Uhin luzea Irratia	<10 km	>30 kHz	>1.98e-29 J
Oso maiztasun txikia Irratia	>10 km	<30 kHz	<1.99e-29 J

Gamma izpiak

Gamma izpiak energia handieneko uhinak dira eta nukleoiaren deseszitazio edo erlaxazioaren (energia handiko egoera batetik energia txikiagoko egoera batera) ondorioz edota isotopo erradioaktiboen desintegrazioen ondorioz sortzen dira. Espazioan ere sortu daitezke gamma izpiak, erreakzio nuklear, supernoba edo beste zeruko gorputz baten eztandaren ondorioz. Azken kasu honetan, gamma izpiak ez dira Lurrera iristen, atmosferak absorbatzen baititu.

Gamma izpiek uhin-luzera oso laburra dutenez (< 10 pm) energia handia daramate eta ondorioz fotoi intzidente bakar batek kalte nabarmena eragin diezaioke zelula bizidun bateko nukleoari. Honen ondorioz, aplikazio praktiko nagusia esterilizazioa da. Medikuntzan erabiltzen den tresneria edota elikagaiak esterilizatzeko erabiltzen dira mota honetako uhinak. Gainera, hainbat gaixotasun diagnostikatzeko eta tratatzeko ere erabiltzen dira.Kasu hauetan, erabilera oso kontrolatua egon beharko da, zelulen estruktura edo hezurdura aldatu baitezakete eta minbizia eragin. Minbiziaren aurkako tratamentuetan ere erabiltzen dira, zelula kantzerigenoak hiltzeko garaian. Tumoreari gamma izpien sorta kontzentratuak zuzentzen zaizkio zelula kantzerigenoak hiltzeko.

X-izpiak

X-izpien uhin luzera 10-0,01 nm artekoa da eta gamma izpien eta ultramorearen artean kokatzen da. Gamma izpietatik bereizten duen ezaugarri nagusia, aurrekoak ez bezala, X-izpiak fenomeno estranuklearretatik sortzen direla da, orbital elektronikoetan gertatzen den elektroien dezelerazioa dela eta. Honi Compton efektua deritzo. Compton efektua, uhin batek elektroi aske batekin talka egindakoan jasaten duen energia galeraren ondorioz, uhin luzeraren handitzean datza. X-izpiek materiarekin interakzionatzen dutenean, ionizazioa ematen da partikula kargatuak sortuz (ioiak).

Izpi hauen energia handiari esker materia zeharkatzeko gai dira ia absortziorik jasan gabe. Hala ere, izpiaren zati txiki bat materiak xurgatzen du, eta beste zatia transmititu egiten da, xurgatutako energia zeharkatutako materiaren araberakoa izango delarik. Horregatik oso erabiliak dira medikuntzan (erradiografiak) ehun ezberdinak eta hezurrak bereizteko eta nolabaiteko gorputzaren barne irudi bat lortzeko. Horrez gain, kristalografian ere erabiltzen dira, solidoen egitura kristalinoak determinatzeko.

Ultramorea

Ultramorea (UM) argi ikuskorraren eta X-izpien artean kokatzen da eta bere uhin luzera 10-400 nm artekoa da. Eguzkiak ematen duen argiaren %10 inguru erradiazio ultramoreak osatzen du. Nahiz eta uhin luzera handieneko ultramoreak beren energia faltagatik materia ionizatzeko gai ez izan, erreakzio kimikoak sortzeko gai da eta sustantzien distira edo fluoreszentzia eragin dezake.

UM-k efektu onuragarri eta kaltegarriak ditu. Azaleko erredurak UM izpien aurrean gehiegizko denbora egotearen efektu bat dira, azaleko minbizia edukitzeko arriskua handituz. Horrez gain DNA-n aldaketak gauzatzeko gai da eta ondorioz mutazioak sortu. Hala ere, izaki bizidunentzako ezinbestekoak dira. Landareek fotosintesia eguzkitik iritsitako izpi ultramorei esker egiten dute eta gizakiok hezurrak sendotzen dituen D bitaminaren sintesia burutzeko beharrezkoak dira.

Ikuskorra

Espektro ikuskorra, izenak dioen bezala, gizakiok begiz detekta dezakegun espektroaren zatia da; hau da argia bezala ezagutzen duguna. Argi ikuskorra infeagorriaren eta ultramorearen artean dago; 380nm eta 780nm tartea hartzen du. Espektro elektromagnetikoaren zati honi esker ikus ditzakegu koloreak. Izan ere, koloreak, uhin luzera ezberdineko unhinak dira. Argi zuria deritzoguna, oinarrian, beste kolore guztien arteko batura da; hau da, uhin luzera ezberdin askoren multzoa. Argi zuria prisma batetik pasaraziz, hau bere uhin luzeratan deskonposatzen da gorri koloretik morera doan ostadarra osatuz.

Argiaren deskonposaketa prisma baten bidez; koloreak. Espektro ikuskorra.

Objektu baten argiaren absortzioa, kolorea.

Argi ikuskorra uhin luzera tarte horretan absorbatzen duten konposatuak determinatzeko espektroskopietan erabiltzen da; hau da, konposatu koloredunetan. Izan ere, objektu batek kolore bat duela esaten dugunean, argi ikuskorraren uhin luzera guztiak xurgatu dituelako da kolore horrenak izan ezik, ondorioz, uhin luzera hauek objektuarekin talka egiten dute hau zeharkatu eta gure begietara iritsiz; ikusiko dugun kolorea, absorbatutakoaren osagarria izango delarik.

Hau horrela dela jakinik, espektroskopia egiteko analizatu nahi den konposatuaren kontra argia igortzen da eta absorbatu gabe geratu diren uhin luzerak detektagailu batean jasotzen dira. Horrela, konposatuaren kontzentrazioa eta absortzioa erlazionatuta egonik, kontzentrazioak kalkula daitezke.

Infragorria

Infragorria espektro elektromagnetikoan 1 mm eta 750 nm bitarte aurkitzen den eremuario deritzo eta energía molekulen bibrazioa eragiteko gai da. Uhin mota honen frekuentzia 300 GHZ eta 40 THZ ingurukoa da eta hiru talde ezberdinetan bana daiateke:

Inrfagorri urruna: Hau 1 mm eta 10 um tartean aurkitzen da, 300 GHZ- 30 THZ tarteko frekuentziarekin. Infragorrien artean, mikrouhinetatik gertuen aurkitzen den uhin mota da, hortaz, energiarik baxuena du. Hau, gas faseko molekulak, molekula likidoak eta baita solidoan ere fotoiak bibrarazteko gai da.
Erdiko infragorria: 10- 2,5 um tartean dagoen uhin mota da, 30- 120 THZ-ko frekuentzia duena. Uhin mota honek molekulak bibraraziz, objektu beroak eta baita larruazala erradiatzeko gai da.
Infragorri hurbila: Ikuskorra izatera iritsi gabe, eremu ikuskorretik gertuen dagoen zatia da, 25000- 750nm bitartean, 120- 140 THZ tarteko frekuentziarekin. Honen frekuentziarik altuena kamera berezi batzuen bidez ikus daiteke.

Infragorriek gorputz baten tenperatura zein den adierazten dute, izan ere, 0 absolutua baino tenperatura altuagoan dagoen gorputz batek, hau da, -275,13 °C baino altuagoko edozein gorputzek emititzen du. Gauen ikusteko kamarek, uhin hauek interpretatuz funtzionatzen dute, gorputz batek askatzen duen energia infragorria jasoaz, tenperatura altueneko gorputzek kolore ikuskorrena dutelarik. Medikuntza munduan ere erabiltzen dira uhin hauek, gure gorputzean sartu eta kaltetua dagoen gunea berotzeko gai baitira.

Mikrouhinak

Mikrohuinak frekuentzia altuko uhin elektromagnetikoak dira, hau da, bibrazio asko egiten dituzte segunduko, 300 MHZ- 30 GHZ inguru. Hauen uhin- luzera 1mm eta 1m ingurukoa da. Batzuetan mikrouhinak irrati frekuentziekin talde berean agertzen dira, hala ere, mikrouhinek uhin- luzera baxuagoa izan ohi dute. Uhin mota hauek uhin- luzera altuetan ateratzearen arrazoia duten energia baxua da, uhin elektromagnetikoen artean irrati frekuentziek soilik dute energia baxuagoa. Mikrouhinek askatzen duten energia ez- ionizagarria da, ez baitu molekula bati elektroi bat kentzeko haina energia, hauek soilik molekula polarrak bibrarazten dituzte.

Mikrouhinak oso erabiliak izaten dira gure egunerokotasunean, mikrouhin labean edota gailu inalanbrikoetan besteren artean. Mikrouhin labeko uhinek elikagaietako ur molekulak bibrarazten dituzte hauen polartasun altuaren ondorioz energia sortuz eta hala jakiak berotuz. Mikrouhinak atmosferan zehar erraztasun handiz garraiatzen dira interferentzia gutxi jasanez, horregatik, WIFI-ak adibidez mikrouhin bidez zabaltzen du interneta ordenagailu edota mugikorretara. Hemen erabiltzen diren uhinak, ez dira gai ur molekulak bibrarazteko, beraien energia baxuagoa baita.

Irrati frekuentziak

Irrati frekuentzien uhin luzera 10-10000 m artekoa da eta 104-107 Hz-tako frekuentzia izaten dute. Tximisten ondorioz sortu daitezke baina baita era artifizialean ere.

Irrati uhinak distantzia handiak egiten dituzte. Hori ionosferari zor diogu hein handi batean. Ionosfera atmosferan dagoen kapa edo geruza kargatu bat da eta honek irrati uhinak Lurrera islatzen ditu. Horren ondorioz, jatorrizko iturritik distantzia handietara detektatu daitezke. Hala ere, batzuetan ez da hain erreza uhin hauen propagazioa. Batzuetan, hainbat oztopo aurkitzen dituzte bidean. Oztopoa txikia bada (zuhaitzak, eraikinak...), difrakzioaren bitartez uhinak aurrera jarraituko du inongo arazorik gabe. Oztopoa handia bada berriz (mendilerroak, arroka handiak...), seinalea ez da toki horietara ailegatuko eta "itzalgune" izeneko zonak eratuko dira. Hau sahiesteko errepikagailuak erabiltzen dira.

Irrati uhinak, gehienbat, informazioa distantzia handietara trasmititzeko erabiltzen ditugu irrati komunikazio sistemetan (telefonia, telebista, irratia...).

Ikus, gainera

Kanpo estekak

Espektro elektromagnetikoa gamma izpiak • X izpiak • ultramoreak • argia • infragorriak • mikrouhinak • irrati uhinak Koloreak
	ultramorea	morea	urdina	berdea	horia	laranja	gorria	infragorria