Las ondas de luz a través del espectro electromagnético se comportan de manera similar. Cuando una onda de luz encuentra un objeto, se transmiten, reflejan, absorben, refractan, polarizan, difractan o dispersan dependiendo de la composición del objeto y la longitud de onda de la luz.
Instrumentos especializados a bordo de naves espaciales y aviones de la NASA recopilan datos sobre cómo se comportan las ondas electromagnéticas cuando interactúan con la materia. Estos datos pueden revelar la composición física y química de la materia.
Reflexión
La reflexión es cuando la luz incidente (luz entrante) golpea un objeto y rebota. Superficies muy lisas como los espejos reflejan casi toda la luz incidente.
El color de un objeto es en realidad las longitudes de onda de la luz reflejada, mientras que todas las demás longitudes de onda son absorbidas. El color, en este caso, se refiere a las diferentes longitudes de onda de la luz en el espectro de luz visible percibido por nuestros ojos. La composición física y química de la materia determina qué longitud de onda (o color) se refleja.
Este comportamiento reflectante de la luz es utilizado por los láseres a bordo del Orbitador de Reconocimiento Lunar de la NASA para mapear la superficie de la Luna. El instrumento mide el tiempo que tarda un pulso láser en golpear la superficie y regresar. Cuanto más largo es el tiempo de respuesta, más lejos está la superficie y más baja la elevación. Un tiempo de respuesta más corto significa que la superficie está más cerca o más alta en elevación. En esta imagen del hemisferio sur de la Luna, las elevaciones bajas se muestran en púrpura y azul, y las elevaciones altas se muestran en rojo y marrón.
Crédito: NASA / Goddard
Absorción
La absorción ocurre cuando los fotones de la luz incidente golpean átomos y moléculas y los hacen vibrar. Cuanto más se mueven y vibran las moléculas de un objeto, más caliente se vuelve. Este calor se emite desde el objeto como energía térmica.
Algunos objetos, como los objetos de color más oscuro, absorben más energía de luz incidente que otros. Por ejemplo, el pavimento negro absorbe la mayor parte de la energía visible y UV y refleja muy poco, mientras que una acera de concreto de color claro refleja más energía de la que absorbe. Por lo tanto, el pavimento negro es más cálido que la acera en un caluroso día de verano. Los fotones rebotan durante este proceso de absorción y pierden pedazos de energía a numerosas moléculas en el camino. Esta energía térmica se irradia en forma de energía infrarroja de longitud de onda más larga.
La radiación térmica del asfalto y los techos que absorben energía en una ciudad puede elevar la temperatura de su superficie hasta 10 ° Celsius. La imagen satelital Landsat 7 a continuación muestra la ciudad de Atlanta como una isla de calor en comparación con el área circundante. A veces, este calentamiento del aire sobre las ciudades puede influir en el clima, lo que se llama el efecto de “isla de calor urbano”.
Crédito: Marit Jentoft-Nilsen, basado en datos de Landsat-7.
Difracción
La difracción es la flexión y propagación de las olas alrededor de un obstáculo. Es más pronunciado cuando una onda de luz golpea un objeto con un tamaño comparable a su propia longitud de onda. Un instrumento llamado espectrómetro usa difracción para separar la luz en un rango de longitudes de onda: un espectro. En el caso de la luz visible, la separación de las longitudes de onda a través de la difracción da como resultado un arco iris.
Un espectrómetro utiliza la difracción (y la posterior interferencia) de la luz de las rendijas o rejillas para separar las longitudes de onda. Luego se pueden detectar y registrar picos de energía débiles a longitudes de onda específicas. Un gráfico de estos datos se llama firma espectral. Los patrones en una firma espectral ayudan a los científicos a identificar la condición física y la composición de la materia estelar e interestelar.
El siguiente gráfico del espectrómetro de infrarrojos SPIRE a bordo del telescopio espacial Herschel de la ESA (Agencia Espacial Europea) revela fuertes líneas de emisión de monóxido de carbono (CO), carbono atómico y nitrógeno ionizado en Galaxy M82.
Crédito: ESA / NASA / JPL-Caltech
Dispersión
La dispersión ocurre cuando la luz rebota en un objeto en una variedad de direcciones. La cantidad de dispersión que tiene lugar depende de la longitud de onda de la luz y del tamaño y estructura del objeto.
El cielo parece azul debido a este comportamiento de dispersión. La luz a longitudes de onda más cortas (azul y violeta) se dispersa por nitrógeno y oxígeno a medida que pasa a través de la atmósfera. Las longitudes de onda más largas de luz — roja y amarilla — se transmiten a través de la atmósfera. Esta dispersión de luz en longitudes de onda más cortas ilumina los cielos con luz del extremo azul y violeta del espectro visible. Aunque el violeta está más disperso que el azul, el cielo nos parece azul porque nuestros ojos son más sensibles a la luz azul.
Los aerosoles en la atmósfera también pueden dispersar la luz. El satélite de observación de satélite Lidar e Infrarrojo Pathfinder (CALIPSO) de la NASA puede observar la dispersión de pulsos láser para “ver” la distribución de aerosoles de fuentes tales como tormentas de polvo e incendios forestales. La imagen a continuación muestra una nube de cenizas volcánicas que se desplaza sobre Europa desde una erupción del volcán Eyjafjallajökull de Islandia en 2010.
Crédito: NASA / GSFC / LaRC / JPL, equipo MISR
Refracción
La refracción es cuando las ondas de luz cambian de dirección a medida que pasan de un medio a otro. La luz viaja más lentamente en el aire que en el vacío, e incluso más lento en el agua. A medida que la luz viaja a un medio diferente, el cambio de velocidad dobla la luz. Las diferentes longitudes de onda de la luz se ralentizan a diferentes velocidades, lo que hace que se doblen en diferentes ángulos.
Por ejemplo, cuando el espectro completo de la luz visible viaja a través del cristal de un prisma, las longitudes de onda se separan en los colores del arco iris.
Principio de la página | Siguiente: Visualización: de la energía a la imagen
Cita
APA
Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio, Dirección de Misión Científica. (2010) Comportamientos de onda. Consultado [insertar fecha – p. Ej. 10 de agosto de 2016] , del sitio web de NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/03_behaviors
MLA
Dirección de Misión Científica. “Comportamientos de onda” Ciencia de la NASA . 2010. Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio. [insertar fecha – p. Ej. 10 de agosto de 2016] http://science.nasa.gov/ems/03_behaviors