FÍSICAONDAS ELETROMAGNÉTICAS

Colégio Estadual Dom Helder CâmaraFísica - 3º Ano

Prof.(a) Cristiane Barbosa Pinheiro de Oliveira2015

Ondas eletromagnéticasOndas 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.

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

Espectro Electromagnético

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.

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.

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.

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.

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.

Aplicações:1 - Devido ao seu poder penetrante, que depende das substâncias onde incidem, são utilizados para examinar, por exemplo, ossos e dentes.

- Radiografias

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.

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).

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

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.

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

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.

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

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.

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

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.

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.

Fontes desta radiação:Estas ondas são habitualmente produzidas em circuitos eletrônicos. Também são emitidas por Estrelas e Galáxias.

Ondas de rádio

Exercícios1. 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

Exercícios2. (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?

Exercíciosa) b)

Porque os metais refletem as ondas dentro dos fornos, o que diminui sua eficiência.

Exercícios3. 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.

ResoluçãoA velocidade de propagação de uma onda é dada por: v = λ .fMas 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

Exercícios4. (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.

Exercícios5. 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