MEDIO MATERIAL EN EQUILIBRIO TÉRMICO

Transcripción

1 MEDIO MATERIAL EN EQUILIBRIO TÉRMICO EN LOS DÍAS ANTERIORES HEMOS TRATADO CON ÁTOMOS AISLADOS, PERO LOS MEDIOS USUALES ESTÁN FORMADOS POR UN Nº MUY GRANDE DE ÁTOMOS QUE O BIEN SE MUEVEN Y COLISIONAN (GAS A BAJA PRESIÓN, PEQUEÑA INTERACIÓN ENTRE ÁTOMOS), VIBRAN ALREDEDOR DE UNA POSICIÓN FIJA (SÓLIDO, GRAN INTERACIÓN) O UNA MEZCLA DE AMBOS (LÍQUIDO). PARA FIJAR IDEAS CONSIDEREMOS UN GAS MONOATÓMICO, ESTÁ FORMADO POR MUCHOS ÁTOMOS IDÉNTICOS, Y QUE SÓLO LOS e MÁS EXTERIORES SUFREN TRANSICIONES Y PUEDEN TENER ENERGÍAS DADAS POR / i = 0,1, 2,... E i A UNA T DADA LOS ÁTOMOS SE MOVERÁN Y EN CADA MOMENTO HABRÁ N i ÁTOMOS EN EL ESTADO E i. ESTOS NÚMEROS (POBLACIONES) CUMPLEN LA LEY DE BOLTZMANN QUE NOS DICE QUE EL Nº DE e CON UNA ENERGÍA DETERMINADA DISMINUYE A MEDIDA QUE DICHA ENERGÍA AUMENTA Ei k T Ni = C e Y EL COCIENTE ENTRE DOS POBLACIONES ( i, j)será: Ei E j Ni k T = e N j ESPECTRO DE EMISIÓN DE UN GAS CUANDO UN GAS ESTÁ EXCITADO EMITE REM EN FRECUENCIAS BIEN DEFINIDAS (ESPECTRO DISCRETO). ESTA EXCITACIÓN SE PRODUCE POR: 1. UN AUMENTO DE TEMPERATURA 2. MEDIANTE UN CAMPO ELÉCTRICO INTENSO (PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS TUBOS FLUORESCENTES) UN GAS EXCITADO EVOLUCIONARÁ HACÍA MÍNIMOS DE ENERGÍA EMITIENDO FOTONES Y PASANDO DESDE LOS DIFERENTES NIVELES EXCITADOS A OTROS NIVELES ESTABLES (MÍNIMOS DE ENERGÍA). A ESTE PROCESO, COMO DIJIMOS ANTERIORMENTE SE LE DENOMINA EMISIÓN ESPONTÁNEA. SI UN GAS PRESENTA N m ÁTOMOS EN EL NIVEL m, ALGUNOS PUEDEN PASAR A UN ESTADO n INFERIOR EMITIENDO FOTONES DE FRECUENCIA 1

2 ν = ( E E ) h, ENTONCES LA VELOCIDAD DE DICHA TRANSICIÓN, ES mn m n / d Nm = Amn Nm d t DONDE A mn SERÁ LA PROBABILIDAD DE TRANSICIÓN SP ENTRE DICHOS ESTADOS, RELACIONADO CON LA VIDA MEDIA DE MODO INVERSO A = 1/ τ mn ABSORCIÓN DE RADIACIÓN POR UN GAS SEA UN VOLUMEN DE GAS CON UNA CONCENTRACIÓN DE N at/m 3 DE MODO QUE LA POBLACIÓN CON ENERGÍA E m ES DE N m at/m 3. SE HACE INCIDIR UNA REM DE FRECUENCIA ν CON UNA POTENCIA S W/m 2, LO QUE IMPLICA QUE SOBRE EL GAS INCIDEN S 2-1 R = fotones m - s hν Y DENTRO DEL GAS HAY UNA DENSIDAD DE FOTONES 3 N ν = R / c fotones/m SI LA FRECUENCIA DE LA REM INCIDENTE COINCIDE CON LA DE TRANSICIÓN ENTRE DOS NIVELES, ν mn, Em En ν = =ν mn h PUEDEN PASAR DOS COSAS 1. LOS ÁTOMOS EN ESTADO E n ABSORBAN UN FOTÓN Y PASEN AL ESTADO E m. EL Nº DE TRANSICIONES POR SEGUNDO Y UNIDAD DE VOLUMEN, R mn SERÁ: R = nm Bnm N n N ν 2. QUE ÁTOMOS EN EL ESTADO E m EMITAN POR ESTIMULACIÓN UN FOTÓN. EL Nº DE TRANSICIONES POR SEGUNDO Y UNIDAD DE VOLUMEN, R mn SERÁ: R B N mn = mn m N ν Y COMO LA ABSORCIÓN Y EMISIÓN SON IGUAL DE PROBABLES RESULTA B = nm B mn Y EL Nº NETO DE TRANSICIONES n m(absorción NETA DE FOTONES) SERÁ: ' R = R R = B N N N > 0 ya que N > N nm nm mn nm ν ( n m ) n m EL GAS SIEMPRE ABSORBE FOTONES Y POR TANTO SIEMPRE ABSORBE ENERGÍA DE LA RADIACIÓN INCIDENTE (EL PROCESO DE EMISIÓN ESTIMULADA QUEDA ENMASCARADO POR EL PROCESO DE ABSORCIÓN DE FOTONES 2

3 FLUORESCENCIA Y ESPECTROS DE ABSORCIÓN LOS e QUE GANAN ENERGÍA POR ABSORCIÓN DE FOTONES En E m NO PERMANECEN EN EL ESTADO SUPERIOR INDEFINIDAMENTE YA QUE POR EMISIÓN ESPONTÁNEA, TIENEN UNA VIDA MEDIA FINITA, τ m VUELVEN AL ESTADO E n O A OTROS ESTADOS CON ENER-GÍA MENOR QUE E m, EMITIENDO, EN TODAS LAS DIRECCIONES, REM DE LA MISMA Y DE OTRAS FRECUENCIAS QUE LA DE LA REM INCIDENTE. POR TANTO CUANDO SOBRE EL GAS INCIDE REM DISTRIBUIDA EN UN ESPECTRO CONTINUO A LA SALIDA LA ENERGÍA DE LA REM HA DISMI-NUÍDO EN AQUELLAS FRECUENCIAS QUE SE CORRESPONDEN CON TRANSICIONES DE e. EL REGISTRO DE LA REM A LA SALIDA DEL GAS SE LLAMA ESPECTRO DE ABSORCIÓN. A LA RADIACIÓN QUE EMITE EL GAS EN TODAS LAS DIRECCIONES COMO CONSECUENCIA DEL RETORNO DE e A NIVELES DE ENERGÍA INFE- RIORES SE LLAMA FLUORESCENCIA INVERSIÓN DE POBLACIONES Y EFECTO LÁSER SUPONGAMOS UN ÁTOMO O IÓN FORMANDO PARTE DE UN GAS O DE UNA ESTRUCTURA CRISTALINA, p.e. EL RUBÍ, CON TRES NIVELES E 1, E2 y E3 (POR SUPUESTO QUE PUEDE HABER MÁS NIVELES) TALES QUE: 1. E 1 ES EL NIVEL DE EQUILIBRIO 2. E 3 ES UN NIVEL NORMAL CON VIDAS MEDÍAS TÍPICAS τ m 10 8 /10 9 s 3. E 2 ES UN NIVEL METAESTABLE, ES DECIR CON VIDA MEDIA MUY LARGA DEL ORDEN 10 3 s τ m EN EQUILIBRIO TÉRMICO A TEMPERATURA T LAS POBLACIONES DE CADA ESTADO ENERGÉTICOVENDRÁN DADAS POR LA DISTRIBUCIÓN 3 DE BOLTZMANN Y SERÁN N 1, N 2 y N3 átomos/m, DE MODO QUE SI SOBRE EL MEDIO INCIDE UNA REM DE FRECUENCIA E3 E1 ν =ν 31 = h 3

4 OCURRE QUE 1. ALGUNOS ÁTOMOS EN EL ESTADO DE EQUILIBRIO E 1 ABSORBEN FOTONES Y PASAN AL ESTADO E LOS ÁTOMOS EN EL ESTADO E 3 DESCIENDEN AL NIVEL E 2 MUY DEPRISA, VIDA MEDIA MUY CORTA, BIEN SEA MEDIANTE TRANSI- CIONES RADIANTES (SE EMITE UN FOTÓN) O NO RADIANTES (LA ENERGÍA CINÉTICA PASA A CALOR, COMO EN EL RUBÍ) O DE AMBOS TIPOS. 3. COMO LA VIDA MEDIA DE E 2 ES LARGA, LOS ÁTOMOS EN ESE ESTADO SE ACUMULAN Y SU POBLACIÓN CRECE. 4. EN CONDICIONES ADECUADAS SUCEDE QUE LAS POBLACIONES ' ' 2 N1 MODIFICADAS POR LA REM APLICADA SEAN TALES QUE N > Y SE DICE QUE LAS POBLACIONES ESTÁN INVERTIDAS. A LA RADIACIÓN INCIDENTE DE FRECUENCIA ν13 SE LE LLAMA RADIACIÓN DE BOMBEO. SI EN LAS CONDICIONES DESCRITAS HACEMOS INCIDIR UNA ONDA PLANA UNIFORME, CON INTENSIDAD R fotones m E2 E1 ν =ν 21 = h ENTONCES -2 s -1, Y FRECUENCIA 1. SE DA UNA ABSORCIÓN (TRANSICIONES 1 2 ) DE MODO QUE ' R ' -2-1 R 12 = N ν N1B12 = N1B12 fotones m s c 2. SE DA UNA EMISIÓN ESTIMULADA (TRANSICIONES 2 1) ' R ' R21 = Nν N 2B21 = N 2B21 donde B12 = B21 c 4

5 Y EL BALACE NETO SERÁ: R R c ' ' ( N ) 0 ' 21 = R21 R12 = B21 2 N1 > QUE NOS DICE QUE HAY EMISIÓN NETA DE FOTONES Y SALDRÁ MÁS POTENCIA QUE LA QUE ENTRÓ. SE DICE QUE EL MATERIAL PRESENTA GANANCIA A ESA FRECUENCIA. SI LA ONDA INCIDENTE ES ESTRICTAMENTE MONOCRÓMÁTICA (ESPECTRO DE ANCHO NULO) LA SALIDA CONTINUARÁ SIÉNDOLO YA QUE CADA FÓTÓN EMITIDO ES TOTALMENTE IDÉNTICO AL QUE INDUCE LA EMISIÓN. SE PUEDE AFIRMAR QUE EL MEDIO AMPLIFICA LA ONDA ENTRANTE Y AUMENTA SU AMPLITUD SIN VARIAR NI SU POLARIZACIÓN NI SU FASE. ESTE PROCESO SE DENOMINA LASER, ACRÓNIMO DE LIGHT AMPLIFICATION by the STIMULATED EMISIÓN of RADIATION. AUNQUE EL ESQUEMA BÁSICO PARECE SIMPLE EL SISTEMA REAL CONSTA DE UNOS ELEMENTOS CLAVES. 1. MEDIO ACTIVO (NIVELES TALES QUE PROVOCAN E. ESTIMULADA) 2. SISTEMA DE BOMBEO (PROVOCAR LA INVERSIÓN DE POBLACIÓN) 3. CAVIDAD RESONANTE (DONDE SE CONSIGUE LA ACUMULACIÓN DE FOTONES IDÉNTICOS (AMPLIFICACIÓN) QUE GENERA LA REM LÁSER. 5

6 6

7 7

8 LAS CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES DE LA REM LASER PROVIENEN DE LA BONDAD DE LA CAVIDAD Y SON: 1. MONOCROMATICIDAD: UNA SEÑAL ÁRMÓNICA DE FRECUENCIA ν 0 SE REPITE INDEFINIDAMENTE A LO LARGO DEL TIEMPO, PERO ESTO NO ES MÁS QUE UNA IDEALIZACIÓN, LAS SEÑALES REALES MANTIENEN ESE PATRÓN DURANTE UN INTERVALO DE TIEMPO Δ t = t 0 POR LO QUE, TRANSFORMADA DE FOURIER, LA SEÑAL TIENE UN ESPECTRO EN FRECUENCIA, CENTRADO EN ν 0, Y CON UNA ANCHURA ESPECTRAL, Δν = 1/ t0, O EN TÉRMINOS DEL ESPACIO 2 UNA ANCHURA ESPACIAL DADA POR Δ λ = λ Δν / c, POR LO QUE LA LÍNEA TIENE UNA FRECUENCIA PRINCIPAL Y UN ANCHO DE BANDA MUCHO MENOR QUE LA FRECUENCIA PRINCIPAL. 2. COHERENCIA: LOS FOTONES QUE COMPONEN EL HAZ SON IGUALES (ESTÁN EN FASE) Y LA ONDA ESPACIAL Y/O TEMPORALMENTE PER- MANECE PRACTICAMENTE INALTERABLE. 3. DIRECCIONALIDAD Y PARALELISMO: LA DIVERGENCIA DEL HAZ ES DEL ORDEN DE LOS mrad O MENOR, DEPENDIENDO DE LOS ESPEJOS QUE FORMAN LA CAVIDAD. ASÍ TENEMOS DOS SITUACIONES; SI LOS ESPEJOS DE LA CAVIDAD SON PLANOS LA DIVERGENCIA DEL HAZ DEPENDE DEL TAMAÑO DE LA ABERTURA DE SALIDA DE LA REM (FENÓMENOS DE DIFRACCIÓN) DE MODO QUE EL ANCHO ANGULAR TOTAL ES φ 2,44 λ / D SIENDO D EL DIÁMETRO DE LA ABERTURA; EN CAMBIO SI LA CAVIDAD ESTÁ FORMADA POR ESPEJOS ESFÉRICOS HAY UNA TENDENCIA A ENFOCAR EL HAZ PROPORCIONÁNDOLE UNA SECCIÓN TRANSVERSAL MÍNIMA DE 8

9 DIÁMETRO D 0, EN ESTOS CASOS EL ANCHO ANGULAR TOTAL ES DEL ORDEN DE φ 1,27 λ / D0 ; ESTO HACE QUE PUEDA INCIDIR EN ZONAS MUY ESPECÍFICAS. ESTA DIVERGENCIA HACE QUE EL HAZ SE ENSANCHE CON LA DISTANCIA POR LO QUE SI QUEREMOS ACTUAR SOBRE PUNTOS MUY CONCRETOS, PERO INACESIBLES, CON EL EQUIPO USAMOS LA FIBRA ÓPTICA PARA EL GUIADO Y ACERCAMIENTO. 4. INTENSIDAD ELEVADA: LA DENSIDAD FOTÓNICA CONSEGUIDA ES ELEVADA. LA ENERGÍA SUMINISTRADA POR EL LÁSER SE ABSORBE POR LA MATERIA BIOLÓGICA, EN PARTICULAR PARA EL ORGANISMO HUMANO, EN MAYOR O MENOR MEDIDA DEPENDIENDO DE FACTORES INHERENTES AL INDIVIDUO (ESTADO DE LA SUPERFICIE, PIEL, A TRATAR, EL GROSOR DE LA PIEL Y LA PIGMENTACIÓN DE LA PIEL) Y FACTORES INHERENTES A LA REM LÁSER (EL ÁNGULO DE INCIDENCIA, LA LONGITUD DE ONDA DE LA LUZ Y LA POTENCIA MEDIA DE SALIDA DEL EQUIPO). SI EL HAZ LASER ES TERAPEÚTICO Y ESTÁ EN EL ROJO (VISIBLE) DEL ESPECTRO PENETRA HASTA UN MÁXIMO DE UNOS 7 mm A PARTIR DE LA EPIDERMIS ESTANDO MUY FOCALIZADO [ EL MATERIAL DE LA PIEL, EPIDERMIS Y DERMIS, ES UN MEDIO CON PROPIEDADES DE UN MAL CON- DUCTOR PERO TRASPASADA ESTA PARTE, EL MEDIO ES ACUOSO, CON IONES DISUELTOS LO QUE CONFIERE AL MEDIO CIERTAS PROPIEDADES DE CONDUCTOR] ; EN CAMBIO SI SU LONGITUD DE ONDA ESTÁ EN EL INFRARROJO SE ABSORBE EN UNA ZONA QUE VA DESDE LA EPIDERMIS HASTA ALCANZAR LOS 35 mm ESTANDO EL HAZ MÁS DISPERSO. LOS LÁSERES SE CLASIFICAN DE MODOS DISTINTOS EN FUNCIÓN DE LA CARACTERÍSTICA CONTEMPLADA: 1.- SEGÚN SU POTENCIA DE SALIDA DE BAJA POTENCIA (< 4 mw) DE POTENCIA MEDIA (5 200 mw) DE ALTA POTENCIA (> 1 W) 2.- SEGÚN SU MEDIO ACTIVO ESTADO SÓLIDO (MATERIALES CRISTALINOS NO CONDUCTORES) SEMICONDUCTORES (DIODOS LASER DE AsGa) LÍQUIDOS (COLORANTES ORGÁNICOS) GASEOSOS (GASES, LASER DE He Ne ) 3.- SEGÚN SU RÉGIMEN DE TRABAJO CONTINUOS ( EMISIÓN MANTENIDA DURANTE UN TIEMPO > 0,25 s, p.e. EL LÁSER DE He Ne ) PULSADOS (EMISIÓN DE PULSOS MUY BREVES) 4.- SEGÚN SU LONGITUD DE ONDA INFRARROJOS (λ > 780 nm), p.e. EL LÁSER AsGa DE 830 nm VISIBLES (380 < λ < 780 nm), p.e. EL LÁSER He Ne DE 632,8 nm 9

10 ULTRAVIOLETA (λ < 380 nm) p.e. EL LÁSER EXCÍMERO KrF 5.- SEGÚN SUS USOS EN MEDICINA LÁSERES TERAPEÚTICOS Y DE DIAGNÓSTICO (BAJA Y MEDIA POTENCIA) LÁSERES QUIRÚRGICOS (ALTA POTENCIA) DEPENDIENDO DE LAS APLICACIONES MÉDICAS SE UTILIZARÁN DISTINTOS EQUIPOS LÁSER; ASÍ TENEMOS QUE LOS MÁS UTILIZADOS EN USOS DE BAJA POTENCIA SON LOS DE As Al Ga, As Ga, He Ne, MIENTRAS QUE EN ALTA POTENCIA SON LOS DE CO 2, Nd : YAG (dopaje con neodimio de cristales de óxido de itrio y aluminio (Nd:Y 3 Al 5 O 12 ), una variedad de granate), Er : YAG, Ho:YAG, Ar +. LAS APLICACIONES EN MEDICINA VAN CRECIENDO A UN RITMO NOTABLE, Y ENTRE LAS MÁS IMPORTANTES CITAR: a) LASERES DE BAJA POTENCIA: PRESENTAN UN EFECTO ANALGÉ- SICO Y ANTIINFLAMATORIO DEBIDO AL AUMENTO DE LA MICROCIRCU- LACIÓN LOCAL. DERMATOLOGÍA: TRATAMIENTO DE LESIONES EN LA PIEL, ESTIMULAR LA REGENERACIÓN DE TEJIDOS DAÑADOS (CICATRIZACIONES MÁS RÁPIDAS). ACUPUNTURA: ALIVIO DE DOLORES ODONTOLOGÍA: HIPERSENSIBILIDAD DENTARÍA Y LESIONES AFTOSAS Y HERPÉTICAS (Nd : YAG) BIOESTIMULACIÓN ÓSEA b) LÁSERES DE ALTA POTENCIA (TODOS TIENEN UN IMPORTANTE EFECTO ANTIBACTERIANO LO QUE GARANTIZA PROCEDIMIENTOS ESTÉRILES) CIRUGÍAS DENTALES (Er : YAG) OFTALMOLOGÍA [LESIONES DE RETINA (Ar), LESIONES DE CORNEA (EXCIMER Ar F Y Ho :YAG), CATARATAS, CORREGÍR MIOPÍAS, HIPERMETROPÍA Y ASTIGMATISMO (EXCIMER Ar F), GLAUCOMA (YAG)] EN PARTICULAR EL LÁSER DE CO 2 TIENE UNA GRAN CAPACIDAD DE CORTE Y COAGULACIÓN DADA POR SU GRAN ABSORCIÓN DE H 2 O (USO EN TEJIDOS BLANDOS) 10

11 ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO LA REM EN SU INTERACIÓN CON LA MATERIA, EN PARTICULAR CON LA MATERIA VIVA, PRESENTA PROPIEDADES DISTINTAS DEPENDIENDO DE LAS FRECUENCIAS INVOLUCRADAS. PARA LAS ONDAS DE GRAN LONGITUD DE ONDA (BAJA FRECUENCIA) EL CUERPO HUMANO ES TOTALMENTE TRANSPARENTE YA QUE LOS CUANTOS DE ENERGÍA ESTÁN MUY LEJOS DE CUALQUIER SALTO DE ENERGÍA ATÓMICO O MOLECULAR. A MEDIDA QUE NOS DESPLAZAMOS HACIA LONGITUDES DE ONDA MENORES (FRECUENCIAS MAYORES), MICROONDAS, INFRARROJOS, VISIBLE, LA ABSORCIÓN CRECE AL EMPEZAR A APARECER NIVELES DE VIBRACIÓN MOLECULAR, TORSIÓN Y ROTACIÓN. EN EL UV PRÓXIMO LA PIEL ABSORBE RADIACIÓN Y AL CRECER LA FRECUENCIA Y ACERCARNOS A LOS RAYOS X VAN DESAPARECIENDO LOS MECANISMOS DE ABSORCIÓN APARECIENDO UNA REGIÓN CASI TRANSPARENTE (DEPENDIENDO DE LA DENSIDAD DE LOS MATERIALES QUE ATRAVIESAN) PERO APARECIENDO UNA ABSORCIÓN A NIVELES MÁS PROFUNDOS QUE CAUSAN FENÓMENOS DE IONIZACIÓN CAPACES DE ALTERAR LAS MOLÉCULAS (Y SUS PROPIEDADES) DANDO LUGAR A FENÓMENOS FISICO QUÍMICOS MUY NOTABLES. EL PODER DE PENETRACIÓN DE LA REM EN LA MATERÍA VIVA, EN CONCRETO EN ORGANISMO HUMANO, ES FUNCIÓN DEL COMPORTA- MIENTO DEL MEDIO ANTE LA REM Y DEPENDE DE ν (FRECUENCIA DE LA REM), DE σ [S/m (LA CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA DEL MEDIO)] Y DE ε [F/m (LA PERMITIVIDAD DEL MEDIO)]; ASÍ TENEMOS QUE EL MEDIO PUEDE SER: σ SI ω ε << σ > 100 MEDIO CONDUCTOR ω ε SI ω ε σ SI ω ε >> σ σ ω ε σ < < 100 ω ε < MEDIO DIELÉCTRICO MEDIO CON PROPIEDADES INTERMEDIAS CUANDO UNA REM INCIDE SOBRE UN MEDIO CONDUCTOR HAY UNA PARTE REFLEJADA Y OTRA QUE PROGRESA EN EL MEDIO DE MODO QUE ES ABSORBIDA EN UNA CAPA MÁS O MENOS ANCHA. SE DEFINE LA PROFUNDIDAD DE PENETRACIÓN,δ, COMO: δ = 1 donde μ = μ0 μr = 4π 10 7 μr πν μ σ [ H/m] EN CAMBIO CUANDO UNA REM INCIDE SOBRE UN MEDIO DIELÉC- TRICO, DE LA PARTE QUE SE TRANSMITE SÓLO SE ABSORBE ENERGÍA DE FORMA APRECIABLE A ALTAS FRECUENCIAS, SIENDO TRANSPARENTE A FRECUENCIAS BAJAS. EN ESTOS MATERIALES SE DEFINE UN PARÁMETRO LLAMADO TANGENTE DE PÉRDIDAS, QUE NOS DA UNA IDEA DE LA 11

12 RELACIÓN ENTRE LA ENERGÍA ABSORBIDA Y LA ENERGÍA QUE AVANZA POR EL MEDIO. SU VALOR ES: σ ' tanδ = donde ε = ε ' j ε '' y σ ' = σ + ω ε '' ω ε ' LOS EFECTOS SOBRE LOS ORGANISMOS VIVOS, EN PARTICULAR PARA EL CUERPO HUMANO, DEPENDEN DE LA FRECUENCIA DE LA REM INCIDENTE. EN EL ESPECTRO, DEPENDIENDO DE LA FRECUENCIA, SE DISTINGUEN DISTINTAS ZONAS: MICROONDAS: LA ENERGÍA DE LOS FOTONES VARÍA 10 5 < h ν < 10 3 ev, QUE CORRESPONDEN A ESTADOS DE ENERGÍA CUANTIZADOS DE TORSIÓN Y ROTACIÓN MOLECULAR. LA INTERACIÓN CON LOS MEDIOS GENERA CALOR, EN LOS MEDIOS NO CONDUCTORES COMO RESULTADO DEL MOVIMIENTO MOLECULAR Y EN LOS CONDUCTORES DEBIDO A QUE EL CAMPO ELÉCTRICO ASOCIADO PRODUCE CORRIENTES QUE DISIPAN CALOR POR EFECTO JOULE. LA MAYOR PARTE DE LOS MATERIALES SON POCO ABSORBENTES DE LA RADIACIÓN DE MICROONDAS SALVO CUANDO SU FRECUENCIA COINCIDE CON ALGUNA FRECUENCIA DE RESONANCIA MOLECULAR COMO OCURRE CON EL H 2 O A LA FRECUENCIA DE 2.54 GHz. INFRARROJOS: SUS FOTONES PRESENTAN ENERGÍAS 10 3 < hν < 1.7 ev QUE COINCIDEN CON LA SEPARACIÓN ENTRE NIVELES CUÁNTICOS DE VIBRACIÓN MOLECULAR. ES MÁS ABSORBIDA QUE LAS MICROONDAS Y PROVOCA CALENTAMIENTO POR VIBRACIÓN MOLECULAR. EN EL SER HUMANO PENETRA HASTA EL TEJIDO SUBCUTÁNEO LO QUE PERMITE REALIZAR FOTOGRAFÍA INFRARROJA DE LOS VASOS SANGUÍNEOS SUBCUTÁNEOS. VISIBLE: EXISTEN UN MONTÓN DE TRANSICIONES ELECTRÓNICAS PERMI- TIDAS POR LO QUE ES MUY ABSOBIDA (PROMOCIÓN DE ELECTRONES A NIVELES ENERGÉTICOS MÁS ALTOS). LA ABSORCIÓN NO ES UNIFORME Y CRECE AL AUMENTAR LA FRECUENCIA. LA ABSORCIÓN TAMBIÉN PRODUCE CALENTAMIENTO PERO NO IONIZACIÓN. PARA LA LUZ LASER, DEBIDO A SUS ESPECIALES PROPIEDADES, DEBEN HACERSE CONSIDERACIONES DIFERENTES. ULTRAVIOLETA (UV): LA MÁS PRÓXIMA AL VISIBLE SE ABSORBE DE MODO MUY INTENSO, TRANSICIONES ELECTRÓNICAS, EN LA SUPERFICIE DE LA PIEL. A FRECUENCIAS DEL UV LEJANO LOS FOTONES TIENEN TANTA ENERGÍA QUE PUEDEN PROVOCAR TRANSPOSICIÓN MOLECULAR (MIGRACIÓN DE UN GRUPO FUNCIONAL DE UNA POSICIÓN A OTRA DENTRO DE UNA MOLÉCULA) E INCLUSO IONIZACIÓN. SE PUEDEN PRODUCIR QUEMADURAS Y CÁNCER DE PIEL. MUY RELEVANTES SON LAS LONGITUDES DE ONDA ENTRE nm (UVB) YA QUE λ = 297 nm ES LA MÁS EFICIENTE PARA PRODUCIR QUEMADURAS. RAYOS X: SIEMPRE ES IONIZANTE PERO NO A NIVELES SUPERFICIALES (VALENCIA) SINO A NIVELES PROFUNDOS EXPULSANDO A LOS 12

13 ELECTRONES INTERNOS DEL ÁTOMO (FOTOIONIZACIÓN, COMPTON, CREACIÓN DE PARES) RAYOS γ: LOS FOTONES TIENEN ENERGÍAS SUPERIORES A 10 6 ev Y PUEDEN PRODUCIR PARES ELECTRÓN POSITRÓN. EL EFECTO ES MÁS PROBABLE EN LA INTERACIÓN CON NÚCLEOS DE Nº ATÓMICO ELEVADO. RAYOS CÓSMICOS: ESTÁN FORMADOS POR PARTÍCULAS SUBATÓMICAS PROCEDENTES DEL ESPACIO EXTERIOR Y QUE SE MUEVEN A VELOCIDA- DES PRÓXIMAS A LAS DE LA LUZ. AL INTERACIONAR CON LA ATMÓSFE- RA SE GENERAN HACES MENOS ENERGÉTICOS DE FOTONES Y OTRAS PARTÍCULAS SUBATÓMICAS. 13

14 14