¿Qué es la dispersión electromagnética?

La dispersión electromagnética es el efecto físico de una onda electromagnética, como la luz o las ondas de radio, que golpean un objeto. En lugar de proceder en línea recta, como las ondas de luz no se ven obstaculizadas, la luz refracta o rebota en las texturas microscópicas del objeto. La dispersión electromagnética a menudo es responsable de la apariencia del color y tiene varias formas distintas.

Dado el conocimiento suficiente sobre las partículas y ondas de dispersión, es posible predecir cómo se dispersará la luz. El proceso también puede funcionar a la inversa, ya que la observación científica de la dispersión puede proporcionar información sobre la onda entrante y las partículas que la dispersan. El estudio de la dispersión ha llevado a avances importantes en varias áreas, incluidas las imágenes generadas por computadora, el radar y la tecnología médica.

Por qué el cielo es azul es una pregunta popular que puede explicarse por dispersión electromagnética. La dispersión de Rayleigh se basa en los experimentos de un científico inglés de principios del siglo XX, John Strutt, el tercer barón de Rayleigh. Su trabajo se realizó sobre los efectos de dispersión de las ondas de luz en partículas más pequeñas que las ondas entrantes. Debido a que el azul tiene una longitud de onda corta, es particularmente susceptible a la dispersión ya que rebota en las partículas de gas del aire que rodea la Tierra. Los tonos rojos, amarillos y naranjas son longitudes de onda mucho más largas, por lo que solo son visibles en el cielo cuando se mira de cerca o al sol.

Debido al pequeño tamaño de las partículas de dispersión en la dispersión de Rayleigh, la forma de las partículas no se considera significativa. Los centros de dispersión más grandes están cubiertos por la teoría Mie de la dispersión electromagnética, llamada así por el físico alemán Gustav Mie. Mie determinó que los cambios en el color y la opacidad son determinantes en el tamaño y la forma del centro de dispersión. Su trabajo se considera particularmente útil en la comprensión de la dispersión electromagnética a través de los peligros o las nubes.

Tanto las soluciones de Rayleigh como las de Mie se consideran elásticas, lo que significa que la dispersión de las ondas no debilita significativamente su energía. También existen otras formas que se ocupan de los cambios de energía debido a la dispersión electromagnética, incluidas la dispersión de Brillouin, Raman y Compton. La dispersión de Compton se considera particularmente significativa, ya que proporciona evidencia de que la luz puede tener propiedades tanto de una onda como de una corriente de partículas. La dispersión electromagnética inelástica se usa en varios campos, incluida la astrofísica, la tecnología de rayos X y en la medición de la respuesta elástica del tejido vivo.

La dispersión electromagnética es, en su base, un concepto simple, visible en las situaciones cotidianas. El estudio científico de la dispersión es extremadamente complejo, e incluso las diversas soluciones enumeradas anteriormente no explican completamente los efectos y resultados de todas las situaciones de dispersión. Lo que se ha descubierto ha llevado a una tremenda innovación científica en las técnicas de imágenes, así como a dejarnos entender al fin exactamente por qué el cielo es azul.