Comportamientos de la ondas

Las ondas de luz en el espectro electromagnético se comportan de manera similar. Cuando una onda de luz encuentra un objeto,  ya sea que son  transmitidas, reflejadas, absorbidas, refractadas, polarizadas, difractadas o dispersas dependiendo de la composición del objeto y la longitud de la onda de luz.

Las Naves espaciales de NASA llevan a bordo instrumentos especializados y 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:

Reflexión es cuando golpea un objeto la luz incidente (luz entrante) y rebota. Superficies muy lisas como espejos reflejan casi toda la luz incidente.

El color de un objeto es realmente las longitudes de onda de la luz reflejada, mientras otras longitudes de onda son absorbidas. Color, en este caso, se refiere a las diferentes longitudes de onda del espectro visible de luz percibida por nuestros ojos. La composición física y química de la materia determina qué longitud de onda (o color) se refleja.

Este comportamiento reflexivo de la luz es utilizado por Lunar Reconnaissance Orbiter de la NASA incorporado de láseres a cartografiar la superficie de la Luna. El instrumento mide el tiempo que tarda un pulso de láser para golpear la superficie y volver. La respuesta de más tiempo, cuanto más lejos de la superficie y al disminuir la elevación. Un menor tiempo de respuesta significa que la superficie está más cercana o superior en elevación. En esta imagen del hemisferio sur de la Luna, bajas elevaciones se muestran como violeta y azul y altas elevaciones se muestran en rojo y marrón.

 

 

Credit: NASA/Goddard

Absorción:

La Absorción se produce cuando los fotones de luz incidente afecta a átomos y moléculas y la hacen vibrar. Más moléculas de un objeto se mueven y vibran, el más caliente se vuelve. Este calor es emitido entonces desde el objeto como energía térmica.

 

Algunos objetos, tales como objetos de colores oscuros, absorben más energía de luz incidente que otros. Por ejemplo, el pavimento negro absorbe más visible y energía UV y refleja muy poco, mientras que una acera de hormigón de color claro refleja más energía que absorbe. Así, el pavimento negro es más caliente que la acera en un día de verano caliente. Fotones rebotan alrededor durante este proceso de absorción y pierden bits de energía a numerosas moléculas en el camino. Esta energía térmica luego irradia en forma de energía infrarroja de mayor longitud de onda.

 

La Radiación térmica de la absorción de energía del asfalto y techos en una ciudad puede elevar su temperatura superficial por tanto como 10 ° Celsius. La imagen de satélite 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 por encima de las ciudades puede influir en el tiempo, que se llama el efecto de "isla de calor urbano".

 

 

Credit: Marit Jentoft-Nilsen, based on Landsat-7 data.

Difracción:

 

Difracción es el plegado y propagación de ondas 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 un espectrómetro utiliza 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 difracción de resultados en un arco iris.

Un espectrómetro utiliza difracción (y la interferencia posterior) de luz de hendiduras o rejillas para separar las longitudes de onda. Tenues picos de energía en longitudes de onda específicas pueden ser detectadas y registradas. Un gráfico de estos datos se denomina una firma espectral. Patrones en una firma espectral ayudan a los científicos identificar la condición física y la composición de la materia interestelar y estelar.

El siguiente gráfico desde el espectrómetro infrarrojo de SPIRE a bordo del Telescopio Espacial Herschel de la ESA (Agencia Espacial Europea) revela las líneas de fuertes emisiones de monóxido de carbono (CO), atómica carbono y nitrógeno ionizado en la Galaxia M82.

Credit: ESA/NASA/JPL-Caltech

Dispersión:

La dispersión se produce cuando la luz rebota en un objeto en una variedad de direcciones. La cantidad de dispersión que se lleva a cabo depende de la longitud de onda de la luz y el tamaño y la estructura del objeto.

El cielo parece azul debido a este comportamiento de dispersión. La Luz en longitudes de onda más cortas: azul y violeta — está dispersa por nitrógeno y oxígeno, al pasa a través de la atmósfera. Más longitudes de onda de la luz: rojo y amarillo: se transmiten a través de la atmósfera. Esta dispersión de la luz en longitudes de onda más cortas ilumina el cielo con luz desde el extremo azul y violeta del espectro visible. Aunque violeta está dispersa más azul, el cielo parece azul para nosotros porque nuestros ojos son más sensibles a la luz azul.

Aerosoles en la atmósfera también pueden esparcir la luz. La NASA, nube de Aerosol Lidar y satélites de observación de satélites de Conquistadores infrarrojos (CALIPSO) pueden observar la dispersión de los pulsos láser para "ver" las distribuciones de aerosoles de fuentes tales como las tormentas de polvo y los incendios forestales. La siguiente imagen muestra una nube de ceniza volcánica deriva sobre Europa de una erupción del volcán Eyjafjallajökull de Islandia en 2010.

Credit: NASA/GSFC/LaRC/JPL, MISR Team

Refracción:

Refracción es cuando la luz en olas cambiar de dirección cuando pasan de un medio a otro. La Luz viaja más lento en el aire que en el vacío y aún más lento en el agua. Como la luz viaja en un medio diferente, el cambio de velocidad dobla la luz. Diferentes longitudes de onda de la luz se redujeron a velocidades diferentes, que les causa doblar en ángulos diferentes. Por ejemplo, cuando el espectro completo de luz visible viaja a través del cristal de un prisma, las longitudes de onda están separados en los colores del arco iris.

 

Fuente: Ciencia NASA

Traducción: El Quelonio Volador