Clase PAES: Espectro electromagnético

Objetivo de la clase

Ordenar el espectro electromagnético según longitud de onda y frecuencia, e identificar los principales usos tecnológicos de cada rango, para resolver preguntas de selección múltiple similares a las evaluadas en PAES.

10 minInicio

Activación vinculada a la PAES

Proyecte este ítem DEMRE sin mostrar la barra del espectro:

Algunas aves tienen la capacidad de ver en la región ultravioleta del espectro. Con esta información, se puede afirmar correctamente que: (DEMRE 2015)

A) Dichas aves pueden ver en un intervalo de longitudes de onda más amplio que los humanos.

B) Los humanos pueden ver en un intervalo de frecuencias más restringido que dichas aves.

C) Dichas aves pueden ver luz con frecuencias más altas que los humanos.

D) Dichas aves pueden ver luz de longitudes de onda mayores que los humanos.

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C. El UV tiene menor \(\lambda\) y mayor \(f\) que el visible. El enunciado solo garantiza que ven frecuencias más altas, no que su rango sea más ancho (podrían no ver el rojo). D invierte \(\lambda\).

Preguntas breves

¿El visible es una fracción grande o pequeña del espectro? ¿Un control remoto y una radiografía usan el mismo rango?

Conceptos previos clave

Un solo tipo de onda, muchos rangos

El espectro electromagnético reúne todas las ondas EM. Se distinguen por \(f\) y \(\lambda\), no por una “naturaleza” distinta. En el vacío:

\[c=\lambda f=3{,}0\times10^{8}\,m/s\]

Mayor \(f\) implica menor \(\lambda\) y, en general, mayor energía por fotón. El visible es solo una franja estrecha (aprox. \(400\) a \(700\,nm\)).

20 minDesarrollo 1

Orden según \(\lambda\) y \(f\)

Rango (λ decreciente)	Orden de \(\lambda\) (aprox.)	f relativa
Radio	km a cm	la menor
Microondas	cm a mm
Infrarrojo (IR)	mm a \(700\,nm\)
Visible	\(700\)–\(400\,nm\) (rojo → violeta)
Ultravioleta (UV)	\(<400\,nm\)
Rayos X	nm a pm
Rayos gamma (\(\gamma\))	la más corta	la mayor

Dentro del visible: el rojo tiene mayor \(\lambda\) y menor \(f\); el violeta, menor \(\lambda\) y mayor \(f\).

Memorizar el orden es más útil que memorizar un valor exacto de \(\lambda\), salvo el visible en nanómetros.

20 minDesarrollo 2

Usos tecnológicos de cada rango

Rango	Usos frecuentes en PAES
Radio	Emisoras AM/FM, televisión abierta, comunicación inalámbrica de largo alcance.
Microondas	Horno de microondas, radar, enlaces satelitales, Wi‑Fi y telefonía móvil (en bandas de microondas/radio).
IR	Controles remotos, cámaras térmicas, visión nocturna, calefacción radiante.
Visible	Visión humana, iluminación, fotografía, fotosíntesis.
UV	Esterilización, detección de billetes, bronceado; exceso: daño en piel y ojos.
Rayos X	Radiografías, tomografías, control de equipaje.
Gamma	Radioterapia, esterilización industrial, astronomía de altas energías.

Atención: el sonido no pertenece al espectro EM: es una onda mecánica. Un ultrasonido médico no es un rayo X.

30 minTrabajo de estudiantes

Ejercicios tipo PAES

Varios ítems son preguntas DEMRE (PAES/PSU) reunidas en Moraleja, Cap. 1 Ondas y sonido y Cap. 2 Luz.

1. Algunas aves pueden ver en la región ultravioleta. Se afirma correctamente que: (DEMRE 2015)

A) Dichas aves pueden ver en un intervalo de longitudes de onda más amplio que los humanos.

B) Los humanos pueden ver en un intervalo de frecuencias más restringido que dichas aves.

C) Dichas aves pueden ver luz con frecuencias más altas que los humanos.

D) Dichas aves pueden ver luz de longitudes de onda mayores que los humanos.

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C. UV: mayor \(f\), menor \(\lambda\). A y B asumen un rango más ancho, que el texto no garantiza; D invierte \(\lambda\).

2. Las abejas pueden captar radiación ultravioleta, pero no luz roja ni infrarroja. El aparato visual de las abejas, comparado con el humano: (DEMRE 2024)

A) Es menos sensible.

B) Es capaz de percibir frecuencias mayores.

C) Es capaz de percibir intensidades más débiles.

D) Puede distinguir un mayor rango de frecuencias.

E) Es capaz de percibir longitudes de onda mayores.

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B. UV tiene mayor \(f\) que el visible. E contradice (UV es \(\lambda\) menor). D no se sigue: no ven el rojo. A y C no están en el dato.

3. ¿Cuál clase de ondas tiene frecuencias superiores a las del espectro visible? (DEMRE 2019)

A) Rayos X.

B) Infrarroja.

C) Infrasonido.

D) Microondas.

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A. Por encima del visible: UV, X, gamma. IR y microondas están por debajo; el infrasonido no es EM.

4. Tres ondas de luz visible (anaranjado, amarillo, verde) se propagan en el mismo medio. Si \(\lambda_{\mathrm{anaranjado}}>\lambda_{\mathrm{amarillo}}>\lambda_{\mathrm{verde}}\), el orden de menor a mayor frecuencia es: (DEMRE 2018)

A) Anaranjado – amarillo – verde.

B) Amarillo – verde – anaranjado.

C) Amarillo – anaranjado – verde.

D) Verde – amarillo – anaranjado.

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A. Misma \(v\Rightarrow f=v/\lambda\): menor \(\lambda\), mayor \(f\). Verde es la de mayor \(f\).

5. La radiación de mayor frecuencia en esta lista es:

A) radio

B) infrarrojo

C) luz verde

D) rayos gamma

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D. Los \(\gamma\) encabezan el espectro en \(f\).

6. La radiación de mayor longitud de onda es:

A) ondas de radio

B) UV

C) visible

D) microondas

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A. Radio tiene la \(\lambda\) más grande de las opciones.

7. El visible, en orden de \(\lambda\) decreciente, se sitúa entre:

A) radio y microondas

B) UV y rayos X

C) IR y UV

D) rayos X y gamma

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C. IR \(\rightarrow\) visible \(\rightarrow\) UV.

8. El radar de un aeropuerto opera principalmente en:

A) microondas

B) ultrasonido (onda mecánica)

C) rayos X

D) luz visible

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A. Pulsos de microondas y su eco. El ultrasonido no es EM.

9. Una radiografía ósea emplea:

A) IR

B) microondas

C) rayos X

D) radio AM

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C. Los rayos X son más absorbidos por el hueso.

10. En el vacío, radio, visible y rayos X:

A) el de mayor \(f\) es más rápido

B) tienen la misma rapidez

C) solo el visible se propaga

D) tienen la misma \(\lambda\)

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B. Todas las EM viajan a \(c\) en el vacío.

11. Comparando luz roja y violeta:

A) el rojo tiene mayor \(f\)

B) el violeta tiene mayor \(\lambda\)

C) ambas están fuera del espectro EM

D) el rojo tiene mayor \(\lambda\) y menor \(f\)

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D. Rojo \(\sim700\,nm\); violeta \(\sim400\,nm\).

12. Si \(f\) aumenta en el vacío, \(\lambda\):

A) aumenta

B) no cambia, porque \(c\) aumenta con \(f\)

C) se hace infinita

D) disminuye

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D. \(c=\lambda f\) con \(c\) constante.

13. ¿Cuál NO es una onda electromagnética?

A) microondas de un horno

B) ultrasonido de un ecógrafo

C) luz de una ampolleta

D) señal de una radio FM

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B. El ultrasonido es mecánica. (DEMRE 2020: la ecografía usa ultrasonido, no rayos X.)

14. Los rayos gamma, comparados con la radio, tienen:

A) mayor \(f\) y menor \(\lambda\)

B) menor energía por fotón y mayor \(\lambda\)

C) la misma \(f\) y distinta rapidez en el vacío

D) menor \(f\) y mayor rapidez

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A. Gamma: máxima \(f\), mínima \(\lambda\).

15. El horno de microondas y el radar coinciden en que:

A) ambos usan rayos X

B) ambos emiten solo visible

C) ninguno es una aplicación del espectro EM

D) ambos operan en el rango de microondas

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D. Mismo rango; distinto uso (calentar vs. eco).

10 minCierre

Síntesis y ticket de salida

Pida a los estudiantes completar oralmente o por escrito estas ideas:

Todo el espectro es el mismo tipo de onda EM: cambia \(f\) y \(\lambda\).
Orden de \(\lambda\) decreciente: radio → microondas → IR → visible → UV → X → \(\gamma\).
En el vacío, todas viajan a \(c\).
El visible es una franja estrecha; rojo tiene mayor \(\lambda\) que violeta.
Cada rango tiene usos tecnológicos típicos; el sonido no es EM.

Ticket PAES

Asocie en una frase: control remoto, Wi‑Fi, radiografía y lámpara.

Respuesta esperada

IR (remoto), microondas/radio (Wi‑Fi), rayos X (radiografía), visible (lámpara). La justificación es el rango, no “porque emiten energía” (todas lo hacen).

Distribución sugerida de los 90 minutos

Momento	Tiempo	Propósito
Inicio PAES	10 min	activar orden y rapidez común en el vacío
Orden del espectro	20 min	memorizar \(\lambda\) vs \(f\) y el visible
Usos tecnológicos	20 min	asociar dispositivo y rango
Ejercitación	30 min	resolver y justificar preguntas tipo PAES
Cierre	10 min	sintetizar y excluir el sonido del espectro