domingo, 21 de noviembre de 2010

INTRODUCCIÓN - ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS


Se entiende como radiación al término general con que se indica un fenómeno de emisión, propagación y absorción de la energía por parte de la materia en tanto en forma de ondas (sonoras y electromagnéticas), como corpuscular. La radiación además de energía y cantidad de movimiento, puede transportar carga eléctrica y masa.
El trabajo se fundamenta en las ondas electromagnéticas, como funcionan y que las caracterizan. Las ondas electromagnéticas siendo un campo de tantas trascendencias  y de alta cobertura haremos su énfasis en una de sus tantas clasificaciones o tipos para ello hablaremos de los rayos ultravioletas su nombre se deriva  de la posición del espectro electromagnético respecto al color violeta, además se estudiara sobre el comportamiento de los rayos ultravioletas en la naturaleza, el ser humano, la salud y la ciencia. Como complemento de este estudio se aclararan las clasificaciones ventajas y desventajas de los rayos ultravioletas, aportes en las historia de las ciencia de científicos como Maxwell para una mayor compresión de temas físicos (ondas electromagnéticas) y la ingeniería.

ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS


Una onda electromagnética es la perturbación simultánea de los campos eléctricos y magnéticos existentes en una misma región. Las ondas originadas por los campos eléctricos y magnéticos son de carácter transversal, encontrándose en fase, pero estando las vibraciones accionadas en planos perpendiculares entre sí.
Las ondas electromagnéticas se propagan mediante una oscilación de campos eléctricos y magnéticos. Los campos electromagnéticos al "excitar" los electrones de nuestra retina, nos comunican con el exterior y permiten que nuestro cerebro "construya" el escenario del mundo en que estamos.

CARACTERISTICAS DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS

·         Las ondas electromagnéticas se propagan en el vacío a la velocidad de 300000 km/s, que se conoce como "velocidad de la luz en el vacío" y se simboliza con la letra c (c = 300000 km/s)

·         Los campos producidos por las cargas en movimiento pueden abandonar las fuentes y viajar a través del espacio (en el vacio) creándose y recreándose mutuamente. Lo explica la tercera y cuarta ley de Maxwell.

·         Las radiaciones electromagnéticas se propagan en el vacio a la velocidad de la luz "c". Y justo el valor de la velocidad de la luz se deduce de las ecuaciones de Maxwell, se halla a partir de dos constantes del medio en que se propaga para las ondas eléctricas y magnéticas.

·         El campo eléctrico procedente de un dipolo está contenido en el plano formado por el eje del dipolo y la dirección de propagación. El enunciado anterior también se cumple si sustituimos el eje del dipolo por la dirección de movimiento de una carga acelerada.

·         Las ondas electromagnéticas son todas semejantes y sólo se diferencian en su longitud de onda y frecuencia.

·         Las ondas electromagnéticas transmiten energía incluso en el vacío. Lo que vibra a su paso son los campos eléctricos y magnéticos que crean a propagarse. La vibración puede ser captada y esa energía absorberse.

·         Las intensidad instantánea que posee una onda electromagnética, es decir, la energía que por unidad de tiempo atraviesa la unidad de superficie, colocada perpendicularmente a la dirección de propagación es: I=c· eoE2. La intensidad media que se propaga es justo la mitad de la expresión anterior.

·         La intensidad de la onda electromagnética al expandirse en el espacio disminuye con el cuadrado de la distancia y como "I "es proporcional a E2 y por tanto a sen2Q . Por lo tanto existen direcciones preferenciales de propagación.

·         La energía transportada por las ondas es proporcional a su frecuencia, de modo que cuanto mayor es la frecuencia de la onda, mayor es su energía.

Las ondas electromagnéticas se clasifican según su frecuencia como puede verse en el siguiente diagrama:


Es el conjunto de ondas electromagnéticas que se encuentran ordenados de acuerdo a su frecuencia (f ) y longitud de onda (l) si bien todas las ondas electromagnéticas son iguales por su naturaleza, los efectos que ocasionan no son siempre iguales, razón por la cual a cada grupo de ondas electromagnéticas que dan lugar a efectos similares se les ha asignado un nombre.
La LUZ es la radiación visible del espectro electromagnético que podemos captar con nuestros ojos.

CÁLCULOS VECTORIALES




HISTORIA DE LOS RAYOS ULTRAVIOLETA

La luz ultravioleta fue descubierta en 1801. Tomó más de 100 años en desarrollar lámparas y suministros de energía que permitieran la aplicación de esta tecnología a una escala industrial. Una planta de agua potable que trata 0.2 mgd de agua potable utilizó luz UV brevemente en Marsella, Francia en 1910.
La aplicación general del cloro en agua potable después de la Primera Guerra Mundial comenzó con la cloración del agua del Arroyo Bubbly en Chicago y el Reservorio Boonton en Nueva Jersey, en 1908. Para el año 1918, unas 1,000 ciudades estadounidenses proporcionando tratamiento a un total de 3,000 millones de galones por días, cloraban su agua potable. Tal era el éxito del cloro, que la luz UV solamente era utilizada en una aplicación municipal en la que el cloro no podía ser utilizado. La luz UV era utilizada cotidianamente para atender a las necesidades de deficiencias de vitamina D causadas por las malas dietas durante los años de guerra en Europa y, en 1937, los directores de Sherwood Colliery, Mansfield, Inglaterra instalaron un corredor de luz por el que los mineros caminaban después de tomar una ducha y antes de vestirse, para proveerles luz solar artificial a aquellas personas que trabajaban en minas subterráneas, como medio de superar las deficiencias vitamínicas.
La luz UV fue utilizada exitosamente para aplicaciones médicas terapéuticas desde los años 1940 hasta mediados de los 1980, cuando los medicamentos clínicos para el control de la tiña, psoriasis y eczema se hicieron ampliamente disponibles sin receta médica. Pudieron atender a las causas en sí, y no solamente abordar los síntomas de estas condiciones. Industrialmente, el uso de luz UV se desarrolló bien y fue adoptado por varios procesos que utilizan agua, tales como las cervecerías y plantas farmacéuticas, como forma de extender las corridas de filtros sub-micra o prevenir el deterioro. En varias industrias, tales como las granjas de peces, cultivos de jaibas, o para la depuración de mariscos, la luz UV era el único medio disponible para asegurar que el agua no tuviera organismos dañinos.
Los primeros sistemas de luz UV carecían de monitores UV útiles, el ensuciamiento óptico era difícil de eliminar y los altos precios causaron que esta tecnología no obtuviera una amplia aceptación sino hasta los años 1970.
Hoy en día, el uso de luz UV ha sido extendido a la desinfección de áreas de juego donde se salpica agua, piscinas, y como un método de mitigación contra el virus Norwalk en los cruceros y en plataformas de alojamiento a cierta distancia de la costa, y es utilizada normalmente en combinación con un régimen químico que provee un residuo efectivo.
La luz UV cerca de 260 nm tiene la habilidad de unir algunas pirimidinas adyacentes al ADN de todos los organismos vivos. Este proceso se conoce como dimerización. Este es un proceso irreversible al ocurrir en dosis altas de desinfección y debido al daño que se causa al ADN, la replicación resulta imposible y los organismos resultan no viables.

RAYOS ULTRAVIOLETA

Su nombre deriva de su posición en el espectro electromagnético respecto al color violeta de la luz visible (frecuencia inmediatamente superior a la radiación violeta).
La radiación ultravioleta (UV) es una forma de energía radiante. El Sol es un fuerte emisor de radiación UV, pero solo el ultravioleta cercano alcanza la superficie de la Tierra, ya que la capa de ozono de la atmósfera absorbe parte de ésta.
Su fuente natural es la proveniente del Sol, sin embargo los técnicos lo producen por medio de lámparas de vapor de mercurio. Su uso debe ser controlado, pues, esa radiación disminuye la formación de la vitamina D, produciendo el raquitismo.
La radiación ultravioleta se clasifica en tres rangos de acuerdo con sus efectos sobre la piel:
·         UV-A: beneficiosa para la vida en el planeta. Entre sus virtudes figura la de ser usada clínicamente para el tratamiento de ciertas enfermedades de la piel, como la psoriasis (es una enfermedad inflamatoria crónica de la piel); como catalizador de vitaminas y la de contribuir a la fijación del calcio en los huesos.

·         UV-B: es absorbida parcialmente por la capa de ozono, de modo que la intensidad que llega a la superficie de nuestro planeta es compatible con el desarrollo de la vida. Sin embargo, una reducción del espesor de la capa de ozono supone un aumento exponencial de la intensidad de la componente B de esta radiación. De este modo, las dosis de radiación UV-B podrían llegar a ser dañinas para los seres vivos que en el caso del ser humano podría afectar al sistema inmunológico, así como a la piel y a los ojos, donde puede incluso ocasionar cáncer y ceguera. También puede llegar a impedir el crecimiento de las plantas o producir daños en el plancton marino, lo que podría dar lugar a un desequilibrio ecológico importante.

·         Los rayos UV-B causan el mayor daño inmediato a la piel en la forma de bronceado. Estos rayos penetran la epidermis y activan las células melanocitas para producir melanina la cual, constituye el resultado del nivel de bronceado.
·         UV-B es la principal causa de cáncer de piel.

·         UV-C: es la más nociva, pero, por fortuna, la intensidad que nos llega a la superficie de la tierra es prácticamente nula, debido a que es absorbida por la capa de ozono. . Sin embargo, conforme la capa de ozono es destruida, el riesgo aumenta.


EFECTOS EN LA SALUD

La mayor parte de la radiación ultravioleta que llega a la Tierra lo hace en las formas UV-C, UV-B y UV-A; principalmente en esta última, a causa de la absorción por parte de la atmósfera terrestre. Estos rangos están relacionados con el daño que producen en el ser humano: la radiación UV-C (la más perjudicial para la vida) no llega a la tierra al ser absorbida por el oxígeno y el ozono de la atmósfera; la radiación UV-B es parcialmente absorbida por el ozono y sólo llega a la superficie de la tierra en un porcentaje mínimo, pese a lo que puede producir daños en la piel.
Entre los daños que los rayos ultravioleta pueden provocar se incluyen el cáncer de piel, envejecimiento de ésta, irritación, arrugas, manchas o pérdida de elasticidad. También pueden desencadenar lupus eritematoso sistémico.
La radiación UV es altamente mutagénica, es decir, que induce a mutaciones. En el ADN provoca daño al formar dímeros de pirimidinas (generalmente dímeros de timina) que acortan la distancia normal del enlace, generando una deformación de la cadena.