¿Por qué las ondas de radio y los rayos gamma atraviesan las paredes pero la luz visible no?

Porque un medio es transparente a una longitud de onda que no puede absorber. Dicho esto, un átomo puede absorber un fotón de energía [matemática] \ Delta E = \ hbar \ nu [/ matemática], donde [matemática] \ nu [/ matemática] es la frecuencia de la onda. Esta energía es la energía necesaria para pasar de un estado atómico a otro (más excitado).
Las ondas de radio son ondas de baja frecuencia, por lo que pasan a través de los átomos sin ser notadas. Los rayos X son ondas de frecuencia súper alta, por lo que pueden pasar a través del material, ya que no están en el rango habitual de absorción y tienen una alta profundidad de penetración. Aunque PUEDEN ionizar átomos.
Al final, la luz visible e infrarroja cercana es más probable que se absorba porque las vibraciones de átomos y moléculas (resonancias) generalmente están en este rango.

Todo se reduce a la frecuencia que es proporcional a la energía. La longitud de onda de la onda em es = c / f, de modo que a medida que la frecuencia cambia, y c es constante, la longitud de onda cambia y la longitud de esta onda determina si interactúa con los átomos en un medio o no. Eso a su vez depende de los átomos y la estructura del medio. Entonces la luz visible viaja a través del vidrio, pero no de madera gruesa. Las ondas de radio son largas y pasan a través de los edificios debido a esto. Además, los rayos gamma son cortos y, por lo tanto, de muy alta energía, que es otra forma de pasar a través de los materiales. Curiosamente, ondas de radio muy largas arrastran la tierra y el agua, disminuyendo la velocidad y abrazarán a la Tierra … algo pegajosa. Es por eso que la radio de onda larga puede pasar por el horizonte. Las microondas son demasiado cortas para hacer esto. Viajan en línea recta y salen de la atmósfera de la Tierra, mientras que algo entre ellos puede rebotar en la ionosfera.

Se trata de espacios de banda de resonancia y energía, absorción y emisión. Me gusta pensar en filtros de parada de banda en esto.

Las ondas de sonido son un fenómeno diferente pero, sin embargo, la frecuencia de baja frecuencia viaja casi omnidireccional a través de las paredes, mientras que la alta frecuencia viaja en patrones más rectos y rebota en las paredes, esto es lo que hacen las ondas.

Ya hay muchas respuestas competentes (especialmente las de Raj Doshi), pero aquí va. Veamos si puedo agregar algo de comprensión adicional. Por lo tanto, no todos los materiales se comportan de la misma manera tanto en frecuencias de luz como en frecuencias de radio debido a su estructura atómica. Si el material (paredes) es un dieléctrico (aislante, no metal), parte de la energía se refleja en la superficie y parte de la energía viaja a través del material. A medida que las ondas de radio viajan a través del material dieléctrico, parte de la energía se absorbe generando calor y parte de la energía viaja y sale del otro lado. La absorción en un dieléctrico se llama coeficiente de atenuación del material. La cantidad de energía que viaja a través de un dieléctrico depende tanto del grosor del material como de su coeficiente de atenuación (las paredes de mi casa tienen un coeficiente de atenuación más alto que el papel de cuaderno pero definitivamente más bajo que el concreto reforzado con acero). Un pequeño coeficiente de atenuación indica que el material en cuestión es relativamente transparente, mientras que un valor mayor indica mayores grados de opacidad. Entonces, traigamos luz a esto, la luz que viaja a través de la lente de sus gafas de sol tiene un pequeño porcentaje reflejado en la superficie y entre el 10% y el 90% de la potencia de la luz absorbida a través del calentamiento dentro del vidrio (el tinte aumenta la absorción) y un pequeño porcentaje de el poder sale del otro lado.
Incluso a través de mis más de 24 años, sigo aprendiendo algo nuevo todos los días. Honestamente, nunca entendí realmente cómo funcionaba la antena de malla metálica hasta que leí el artículo vinculado y descubrí que los agujeros en la malla metálica tienen que ser 1/100 de la longitud de onda o menor de la radiación EM que desea reflejar.

(Gracias al científico loco Adrian Popa por el aprendizaje)

Ver: Re: ¿Qué materiales bloquean más las ondas de radio (y por qué)?

Las ondas de radio tienen una longitud de onda más larga y menos energía que los fotones de luz. Interactúan con electrones libres en materiales en lugar de electrones unidos, por lo que están bloqueados por materiales con electrones libres, es decir, conductores como el metal, y no tanto por aisladores como el vidrio o la madera. Por lo tanto, no pasarán a través del metal, o de una malla con un tamaño mucho menor que la longitud de onda, no escaparán de un horno de microondas. Pero diframarán alrededor de una abertura más de lo que lo hará la luz, debido a la longitud de onda más larga, por lo que puede captar señales de teléfonos celulares dentro de un automóvil de metal porque entran por las ventanas, incluso si el metal bloquea una línea de visión para El transmisor.

Una onda em pasará a través de un material si no encuentra suficientes electrones que puedan absorber su energía y pasar a un estado excitado superior.
El blindaje contra los rayos gamma requiere grandes cantidades de masa debido a su alta energía. El blindaje será mayor si la masa total por área en la trayectoria del rayo gamma es mayor. El plomo es efectivo en el blindaje debido a su alta densidad.
La energía de las ondas de radio no es suficiente para excitar a los electrones a un estado de mayor energía (en el caso del hormigón), por lo que no se absorben.
Los fotones de luz visible tienen suficiente energía para excitar electrones, por lo tanto, son absorbidos.
También puedes ver esto

La frecuencia de las ondas electromagnéticas que son absorbidas / reflejadas / transmitidas por los materiales depende de las propiedades del material. Otros han cubierto la física subyacente (espacio orbital y electrones libres y demás), por lo que no duplicaré sus respuestas. Sin embargo, me gustaría agregar la siguiente fotografía famosa:

No debería sorprender a la mayoría de las personas que la bolsa de plástico se vuelva transparente en el rango infrarrojo. Más interesante son las gafas que son transparentes en el rango de frecuencia visible pero opacas en el rango infrarrojo de frecuencia más baja.

Fuente: Cool Cosmos

La clave real está oculta en la ESTRUCTURA de la PARED. Importa, de qué está hecha la pared, qué tipo de átomos y moléculas son sus constituyentes. También es muy importante CÓMO estos átomos en la pared están bien unidos.
Como sabes, cada átomo tiene una capa de electrones. Estos electrones interactúan entre sí y también interactúan con el mundo exterior. Las propiedades de estos electrones dictan si un cierto tipo de onda electromagnética entrante pasará o no.
Algunos materiales tienen una estructura de electrones tal que sean transparentes para la luz pero no para la radiación ultravioleta (por ejemplo, vidrio, nunca se quemará el sol detrás de una ventana). Pero puedes escuchar la radio de forma segura en tu habitación. El vidrio es transparente a las ondas de radio.
Algunos otros materiales tienen una estructura electrónica diferente de sus átomos, por lo que no son transparentes para la luz, pero son transparentes para las ondas de radio. Digamos una pared de ladrillos.
Además, como dije, puedes encontrar materiales (conductores, como oro, hierro, plata) que no sean transparentes para las ondas de radio ni para la luz.

Por lo general, cuando la luz visible viaja a través de un medio como el vidrio, interactúa con los electrones del medio, causando un cambio en la velocidad de fase de la luz entrante. Esto provoca la refracción como usted dijo, según la ley de Snell. Por cierto, la ley de Snell es aplicable a intensidades más bajas donde el medio permanece lineal, es decir, la luz en sí misma no afecta mucho las propiedades del medio.

Ahora, típicamente, estas interacciones se modelan con electrones unidos a los núcleos que actúan como osciladores armónicos y los fotones entrantes que interactúan con ellos.

Para frecuencias extremadamente altas, la luz puede no interactuar con los electrones en absoluto, podría, a ciertas frecuencias extremadamente altas, excitar los núcleos, pero para entonces nuestro material es poco probable que permanezca lineal en su comportamiento óptico. Para confirmar esto, podemos ver una relación empírica,
La ecuación de Sellmeier, aquí en longitudes de onda más bajas, el índice de refracción se acerca a 1 (esto es válido solo empíricamente, hasta rangos UV)

Esto se debe principalmente a la diferencia en la longitud de onda. La diferencia de longitud de onda entre la luz visible y las ondas de radio (todas las cuales son ondas EM) es bastante grande.

Ahora, la interacción de estas ondas con la materia depende de su longitud de onda (y varios otros factores, que no estoy explicando aquí por razones de simplicidad).

Las ondas pueden ser absorbidas, reflejadas o transmitidas a través de un medio. Sucede que la longitud de onda de la luz visible tiene un tamaño comparable al tamaño de los átomos de los materiales en las paredes en cuestión y, por lo tanto, interactúa bien y se absorbe, se refleja y / o se dispersa.

Mientras que las ondas de radio tienen una longitud de onda diferente, lo que hace posible que penetre.

Tenga en cuenta que hay varios otros factores e interacciones que rigen cómo las ondas EM interactúan con la materia. Mi respuesta es simplista y proporciona una razón dominante que responde a la pregunta.

Los materiales aislantes como las paredes bloquean esas longitudes de onda particulares que resultan ser absorbidas por los átomos en la pared. Y esas longitudes de onda están determinadas por las posibles órbitas de electrones en los átomos. Si la longitud de onda es tal que puede impulsar el electrón a otra órbita posible, será absorbido. La luz visible está en el rango correcto para que pueda ser absorbida por varios tipos de átomos, pero las longitudes de onda de Wi-Fi son demasiado largas y pasan directamente. El Wi-Fi solo puede ser bloqueado por conductores eléctricos, donde muchos átomos cooperan para bloquear la energía y convertirla en calor.

No es solo suerte que la luz visible esté bloqueada. Esto sucedió porque los animales evolucionaron para sentir estas longitudes de onda, permitiéndoles ver cosas hechas de átomos. La visión de Wi-Fi no hubiera sido tan útil. Luego aparecieron los humanos y nombraron estas longitudes de onda “visibles”.

Tiene que ver con la longitud de onda, la frecuencia y lo que eso significa en relación con la forma en que la radiación EM interactuará con ciertos tipos de “barreras”. Los rayos gamma son lo suficientemente pequeños y rápidos como para que puedan pasar a través de los espacios entre moléculas y átomos. Las ondas de radio son grandes y lentas, por lo que simplemente atraviesan la pared porque el material no es lo suficientemente grueso como para detenerlas. (Para ilustrar; piense “linterna en un pedazo de papel”). La longitud de onda y la frecuencia del espectro de luz visible están en el tamaño correcto para ser dispersadas por los materiales en la pared.

Tanto la luz visible como todas las demás ondas EM son esencialmente iguales, solo que la frecuencia es diferente.

Como la velocidad de las ondas EM es constante (300 millones de m / s), la longitud de onda de las ondas EM se calcula como la velocidad dividida por la frecuencia.

Por lo tanto, la longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales. Esto significa que cuanto mayor es la frecuencia, más corta es la longitud de onda.

En cuanto a las olas que atraviesan las paredes, todo tiene que ver con la longitud de onda. La regla general es: si la longitud de onda es más larga que el grosor de la pared, la onda podrá atravesarla.

Puedes ver esto haciendo olas en el agua y observando las ondas de agua interactuando con piedras en el agua.

Entonces, dado que la luz visible tiene una longitud de onda de aproximadamente 500 nanómetros, no puede pasar a través de las paredes.

La longitud de onda de wifi es más larga y es por eso que puede.

Como Bob y John comentaron correctamente, la única explicación de la longitud de onda no es suficiente. Las ondas EM interactúan con el material de la pared, haciendo posibles excepciones a esta simple regla.

Los edificios están hechos en gran medida de material no conductor, que en las longitudes de onda de las ondas de radio parece ser uniforme, por lo que hay menos barrera para las ondas de radio. Las ondas de radio también difractan alrededor de obstáculos en un edificio.

En las longitudes de onda de la luz, los materiales en el edificio absorben en gran medida los fotones y debido a que la mayoría de los materiales de construcción son ásperos y no uniformes a la escala de la longitud de onda, la energía se dispersó y se convirtió en calor.

Cuando la luz viaja a través de los materiales, es absorbida y reemitida. Esto es cierto incluso para el vidrio.

Los rayos gamma son de muy alta energía y longitudes de onda mucho más cortas, más pasan a través de materiales de densidad ordinaria sin interactuar.

Las ondas de radio, los rayos gamma, la luz visible, la radiación infrarroja, etc., son radiaciones electromagnéticas. Se diferencian entre sí solo en frecuencia, que es proporcional a la inversa de la longitud de onda. Pero, puede ser más fácil pensar que las cosas son opacas o transparentes a la radiación electromagnética considerándola desde el punto de vista de las partículas, como cuantos discretos de energía llamados fotones.

Los fotones solo pueden detenerse en lugares que tienen espacio para exactamente la cantidad de energía que es el fotón. Al pasar “cerca” de algo que podría tener la cantidad justa de espacio, o no, el fotón se siente fuera de la ubicación. Si no encaja, el fotón continúa su camino hacia donde alguna vez se ha retrasado solo un poco de tiempo. Las cosas que no tienen ningún lugar para que los fotones de una energía particular se detengan son transparentes a esa frecuencia. Hay otras cosas que le pueden pasar a un poco de energía en particular.

A veces, en la ingeniería de RF y microondas, tiene la tarea opuesta, la de cerrar una habitación especial para que no entren ni salgan ondas de radio. (Estos se denominan “salas de pantallas” porque las paredes y las puertas usan pantallas metálicas tejidas para bloquear la RF). Solo entonces se aprecia plenamente cómo incluso las aberturas más pequeñas en las paredes cubiertas de chapa metálica pueden permitir muchas ondas de radio (también conocido como ” RF “) para entrar o salir. La abertura tiene que ser tan pequeña que el >> perímetro << de la abertura es corta (<10%) en comparación con una media onda en la frecuencia de radio de interés. Los muros como las láminas de roca y / o los revestimientos de madera son prácticamente transparentes a la RF. Brick y cinderblock son solo moderadamente efectivos para bloquear la RF.

completamente de acuerdo con klara theophilo.
Es debido a la brecha de energía de diferentes átomos que deciden si la luz de la región visible pasará o no.
Para más información, ver

Para obtener una respuesta más satisfactoria, consulte una pregunta similar aquí.

Fermilab | Ciencia | Mentes Inquisitivas | Preguntas sobre física

No soy tan experto, pero tiene que ver con la frecuencia / longitud de onda y la estructura molecular del obstáculo (edificios, muros). Algunas frecuencias tienen una mejor penetración pero pierden energía con distancia mucho más rápido (como las frecuencias en los teléfonos celulares), algunas son al revés. La luz visible se encuentra en esa parte del espectro que es muy incapaz de penetrar la mayoría de los sólidos.