Este documento resume as principais características das ondas eletromagnéticas, incluindo sua velocidade de propagação, espectro eletromagnético com exemplos de raios gama, raios-X, ultravioleta, visível, infravermelho, micro-ondas e ondas de rádio. Exemplos de aplicações para cada tipo de onda são fornecidos.
2. Ondas eletromagnéticas
Ondas eletromagnéticas - são uma combinação de um
campo elétrico e de um campo magnético, que se propagam
numa mesma direção porém em planos perpendiculares,
através do espaço transportando energia.
Se pudéssemos ver as ondas eletromagnéticas que viajam a
nossa volta, aperceber-nos-íamos de que vivemos imersos
num mar repleto destas ondas.
3. As ondas electromagnéticas propagam-se,
no vácuo, com a velocidade da luz, ou seja,
cerca de 300.000 km/s (300.000.000 m/s ou
3.108 m/s) e na superfície terrestre com
uma velocidade muito próxima a esta.
Exemplos:
•Radiação solar
•Comunicações com satélites
Ondas eletromagnéticas
4. EspectroElectromagnético
Espectro Electromagnético é classificado normalmente
pelo comprimento da onda e frequência, como a radiação
gama, os raios X, os raios ultravioleta, a luz visível, a
radiação infravermelha, as microondas as ondas de rádio.
5. Até meados dos século passado o espectro
eletromagnético conhecido estendia-se desde o
infravermelho até ao ultravioleta, hoje sabemos que é bem
mais vasto, indo dos raios cósmicos até às ondas de rádio.
6. As radiações gama são as mais energéticas e com menor
comprimento de onda. Possuem elevado poder penetrante,
podendo mesmo atravessar a Terra de um lado ao outro.
Raios Gama
Um único fotão de raios
gama tem energia suficiente
para poder ser detectado; o
seu comprimento de onda é
tão pequeno que se torna
extremamente difícil
observar o seu
comportamento ondulatório.
Fontes desta radiação:
A radiação gama provém de substâncias radioativas como
o urânio e plutónio.
7. Aplicações:
1- A radiação gama é utilizada no tratamento de tumores
cancerígenos, porque destrói às células malignas. O
problema está em que se destrói também as células sãs. É
preciso muita perícia na sua utilização.
Atualmente, ainda não se sabe o limite de energia que os
raios Gama podem conter.
8. Os raios X foram descobertos pelo físico alemão William
Roentgen (1845-1923) em 1895. A descoberta dos raios X,
em virtude das suas propriedades espectaculares, teve um
impacto extraordinário em todo o mundo civilizado.
Raios X
Propriedades - atravessar
materiais de baixa
densidade, como por
exemplo os nossos
músculos, e de serem
absorvidos por materiais de
densidade mais elevada,
como os ossos do nosso
corpo.
9. Aplicações:
1 - Devido ao seu poder penetrante, que depende das
substâncias onde incidem, são utilizados para examinar,
por exemplo, ossos e dentes.
- Radiografias
10. 2 - Os funcionários da segurança dos aeroportos usam os
raios X para examinar as bagagens dos passageiros (os
objectos metálicos são mais opacos aos raios X, sendo
por isso vistos por contraste).
3 - Na industria metalúrgica (na detecção de minúsculos
defeitos, fissuras ou inclusões de materiais nas soldaduras
metálicas) e nas instituições e empresas que estudam a
idade e técnicas, utilizadas nas pinturas antigas e
investigam se certas obras são falsas.
11. Parte importante da luz
que o Sol envia para a
Terra é luz ultravioleta.
Os raios ultravioleta têm
energia suficiente para
ionizar os átomos do topo
da atmosfera, criando
assim a ionosfera – são
muito perigosos para o
Homem.
Felizmente o ozonio existente na atmosfera absorve o que
poderia constituir feixes letais de ultravioleta.
Raios Ultravioletas
A região dos raios
ultravioletas foi descoberta
por Johann Wilhelm Ritter
(1776-1810).
12. O olho humano não consegue ver facilmente no ultravioleta
porque a córnea absorve-o particularmente para pequenos
comprimentos de onda, enquanto que o cristalino absorve
mais fortemente para comprimentos de onda maiores.
Alguns animais, como por exemplo as abelhas e os
pombos, reagem aos ultravioletas.
Fontes desta radiação:
O Sol, as estrelas e as lâmpadas de mercúrio
13. Aplicações:
1 - Devido ao seu intenso efeito
químico, esta radiação produz
alterações químicas na pele
humana, levando ao seu
escurecimento. Uma exposição
excessiva à luz ultravioleta pode
provocar o câncer da pele.
2 - A grande atividade
química das radiações
ultravioletas confere-lhes
poder bactericida, sendo
aproveitado na
esterilização de alguns
produtos.
14. Newton foi o primeiro a reconhecer que a luz branca é
constituída por todas as cores do espectro visível e que o
prisma não cria cores por alterar a luz branca, como se
pensou durante séculos, mas sim por dispersar a luz,
separando-a nas suas cores constituintes.
Luz visível
15. O detetor humano olho-cérebro percepciona o branco
como uma vasta mistura de frequências normalmente
com energias semelhantes em cada intervalo de
frequências. É este o significado da expressão "luz
branca" - muitas cores do espectro sem que nenhuma
predomine especialmente.
16. Muitas distribuições diferentes podem parecer brancas
uma vez que o olho humano não é capaz de analisar a
luz em frequência do mesmo modo que o ouvido
consegue analisar o som.
A cor não é uma propriedade da luz mas sim uma
manifestação eletroquímica do sistema sensorial -
olhos, nervos, cérebro. Com rigor dever-se-ia dizer, por
exemplo, "a luz que é vista como amarela" e não "luz
amarela".
Cor Comprimento de onda (nm) Frequência (1012 Hz)
vermelho 780 - 622 384 - 482
laranja 622 - 597 482 - 503
amarelo 597 - 577 503 - 520
verde 577 - 492 520 - 610
azul 492 - 455 610 - 659
violeta 455 - 390 659 - 769
17. Raios laser – emite luz visível como as lâmpadas mas com
algumas características especiais:
Lâmpada ------ o calor fornece energia aos átomos e
estes perdem essa energia de um modo desordenado
produzindo uma luz branca.
Laser ------- este processo é diferente – a energia é
perdida de um modo ordenado e preciso. Todos os átomos
descarregam no mesmo instante emitindo uma radiação bem
determinada.
18. Fontes desta radiação:
Qualquer corpo quente é produtor de infravermelhos.
ex.: o Sol, os aquecedores eléctricos e carvão em brasa, os
ferros eléctricos, os vulcões, todos os animais de sangue
quente (ser Humano).
Raios Infravermelhos
19. Fontes desta radiação:
O espaço esta repleto deste tipo de radiação. O Homem
também sabe produzir e utilizar estas ondas em
eletrodomésticos.
Micro-ondas
Aplicações:
1 - Uma vez que os comprimentos
de onda capazes de penetrar na
atmosfera terrestre variam entre
aproximadamente 1 cm e 30
metros, as micro-ondas têm
interesse para a comunicação com
veículos espaciais, bem como
para a rádio astronomia.
20. 2 - Nos fornos de micro-ondas a energia destas ondas
aumenta a agitação das moléculas de água que existem
nos alimentos (quanto mais água tiver um alimento mais
rapidamente ele aquece neste tipo de fornos).
3 - A transmissão de conversas telefónicas e de televisão,
a orientação de aviões, estudo da origem do Universo,
aberturas de portas de garagem e estudo da superfície do
planeta são algumas aplicações das micro-ondas.
21. Fontes desta radiação:
Estas ondas são habitualmente produzidas em circuitos
eletrônicos. Também são emitidas por Estrelas e Galáxias.
Ondas de rádio
22. Exercícios
1. A velocidade das ondas eletromagnéticas no vácuo é de
3.108 m/s. Calcule qual a frequência dos raios X, sabendo que
sua onda possui comprimento de 0,1 Å. D
23. Exercícios
2. (Fuvest – SP) Um forno de micro-ondas é projetado para,
mediante um processo de ressonância, transferir energia para
os alimentos que necessitamos aquecer ou cozer. Nesse
processo de ressonância, as moléculas de água do alimento
começam a vibrar, produzindo o calor necessário para o
cozimento ou aquecimento. A frequência de ondas produzidas
pelo forno é da ordem de 2450 MHz, que é igual à frequência
própria de vibração da molécula de água.
a) Qual o comprimento das ondas do forno?
b) Por que os fabricantes de forno micro-ondas aconselham aos
usuários a não utilizarem invólucros metálicos para envolver os
alimentos?
25. Exercícios
3. Um roteador wireless emite ondas eletromagnéticas com
frequência de 6,0 GHz. Sabe-se que a velocidade de
propagação desta onda, no ar, é igual à velocidade da luz no
vácuo (c = 300 000 Km/s). Calcule o valor do comprimento de
onda λ , em metros, para essa onda.
Resolução
A velocidade de propagação de uma onda é dada por: v = λ .f
Mas veja que,
v = c = 3 00 000 km/s = 3 00 000 000 m/s = 3.108 m/s.
f = 6 GHz = 6.109 Hz.
Assim,
λ = v = 3.108 = 1 . 10 -1= 0,05 m
f 6.109 2
26. Exercícios
4. (PUC - RS) Em 1895, o físico alemão Wilheim Conrad
Roentgen descobriu os raios X, que são usados
principalmente na área médica e industrial. Esses raios são:
a) Radiações formadas por partículas alfa com grande poder
de penetração.
b) Radiações formadas por elétrons dotados de grandes
velocidades.
c) Ondas eletromagnéticas de frequências maiores que as
das ondas ultravioletas.
d) Ondas eletromagnéticas de frequências menores do que as
das ondas luminosas.
e) Ondas eletromagnéticas de frequências iguais as das
ondas infravermelhas.
27. Exercícios
5. O módulo da velocidade de uma onda eletromagnética no
vácuo é de 3x108 m/s e o módulo de sua velocidade no ar
pode ser considerado o mesmo. Uma emissora de rádio
transmite com uma frequência de 100MHz (mega-hertz). Qual
o valor aproximado do comprimento de onda, no ar, das
ondas emitidas?
R: 3m
6. Calcule a velocidade de propagação de uma onda de
comprimento de onda igual a 2.10-9m e 1,5.1017Hz de
frequência.
v = 3x108 m/s
