Ondas de rádio



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Ondas de rádio

Foi Heinrich Hertz, em 1887, então professor de Física no Technish Hochschule em Karlsruhe, que conseguiu pela primeira vez gerar e detectar ondas de rádio.

O seu transmissor consistia fundamentalmente numa descarga oscilante entre dois eléctrodos (uma forma de dipolo eléctrico em oscilação).

Como antena de recepção, utilizava uma espira aberta de fio condutor com uma esfera de latão numa extremidade e uma ponta aguçada de cobre na outra. Uma centelha visível entre estas duas extremidades revelava a detecção de uma onda electromagnética incidente. Hertz mediu o comprimento de onda que era da ordem de um metro.



Heinrich Hertz (1857-1894). (in E. Mach - "La Mécanique", Paris, Hermann, 1925)

Localização no espectro:

A região das ondas de rádio estende-se desde alguns hertz até aproximadamente 109 Hz (comprimento de onda de muitos quilómetros até mais ou menos 30 cm).



Fontes desta radiação:

Estas ondas são habitualmente produzidas em circuitos electrónicos.



Aplicações:

Estas ondas são utilizadas para emissões de rádio e televisão, radares e pela polícia para medir a velocidade dos automóveis.



Micro-ondas

Localização no espectro:

A região das micro-ondas estende-se desde os 109 Hz até aproximadamente 3x1011 Hz (os comprimentos de onda correspondentes variam entre os 30 cm e 1,0 mm).



Fontes desta radiação:

Além de circuitos electrónicos podemos ter emissões deste tipo em transições atómicas desde que os níveis energéticos envolvidos estejam próximos.



Aplicações:

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.



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).

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.



Infravermelhos

A radiação infravermelha foi detectada pela primeira vez pelo astrónomo Sir William Herschel (1738-1822) em 1800.

É geralmente medida por dispositivos que reagem à variação de temperatura provocada pela absorção de IV por uma superfície escurecida.

Localização no espectro:

A região do infravermelho estende-se dos 3x1011 Hz até aproximadamente aos 4x1014 Hz.

O infravermelho (ou IV) é vulgarmente subdividido em três regiões: o IV próximo (i. e., próximo do visível) (780 - 2500 nm), o IV intermédio (2500 - 50000 nm) e o IV longínquo (50000nm - 1mm). Não existe uma nomenclatura universalmente aceite.

Fontes desta radiação:

As moléculas de um corpo a uma temperatura superior à do zero absoluto (-273 °Celsius) radiam no IV ainda que com intensidade reduzida.

Os corpos quentes, tais como aquecedores eléctricos e carvão em brasa emitem abundantemente radiações infravermelhas. Como todos os animais de sangue quente, o ser humano radia no infravermelho. Esta emissão é explorada por dispositivos de visão nocturna, bem como por alguns animais, como os mosquitos, que conseguem detectar as radiações infravermelhas emitidas por outros e persegui-los à noite, bem como por algumas serpentes que habitualmente estão activas durante a noite.

Cerca de metade da energia emitida pelo Sol é no IV, e uma lâmpada eléctrica normal emite mais no IV do que no visível.



Aplicações:

As radiações infravermelhas são utilizadas nos controles remotos dos aparelhos de televisão, de portas de automóveis, etc.

Existem certas películas que são sensíveis a estas radiações, sendo utilizadas para fotografar objectos no escuro. Alguns satélites, em órbita da Terra, tiram fotografias de infravermelhos do nosso planeta. Essas fotografias podem detectar movimentos de corpos, por exemplo o lançamento de mísseis, bem como o movimento de nuvens que são uma ajuda preciosa para os metereologistas.

Existem mísseis que se orientam em função da posição de fontes de calor e que são guiados por IV, lasers de IV e telescópios de IV que procuram melhor conhecimento do cosmos.

Os raios infravermelhos são também utilizados no tratamento de doenças, devido ao seu elevado poder térmico.

Visível

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.



O detector 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 electroquímica 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".

Localização no espectro:

A radiação visível vai aproximadamente de 384x1012 Hz (para o vermelho) até cerca de 769x1012 Hz (para o violeta).



Cor

Comprimento de onda

(10-9 m ou 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

Frequências e comprimentos de onda para várias cores, no vazio.

Fontes desta radiação:

Num material incandescente (como um filamento metálico ou o globo solar, por exemplo) os electrões são acelerados aleatoriamente e sofrem colisões frequentes. A emissão resultante é conhecida como radiação térmica (é uma das principais fontes de luz). Quando se enche um tubo de gás e por ele se faz passar uma descarga eléctrica, os seus átomos ficam excitados e emitem luz característica dos seus níveis energéticos e constituída por uma série de bandas, ou linhas, de frequência bem definida.



Espectro descontínuo ou de riscas do hidrogénio



Ultravioletas

Adjacente à luz visível no espectro electromagnético encontra-se a região dos raios ultravioletas (UV), descoberta por Johann Wilhelm Ritter (1776-1810).

Parte importante da luz que o Sol envia para a Terra é luz ultravioleta. Os raios UV do Sol têm energia suficiente para ionizar os átomos do topo da atmosfera, criando assim a ionosfera.

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 cancro da pele. Felizmente o ozono existente na atmosfera absorve o que poderia constituir feixes letais de ultravioleta.

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.

Localização no espectro:

A região do ultravioleta estende-se dos 8x1014 Hz até cerca de 3,4x1016 Hz (com comprimentos de onda desde 3,75x10-7 m ate cerca de 8x10-9 m).



Fontes desta radiação:

O átomo emite um fotão ultravioleta quando um electrão executa uma transição a partir de um estado fortemente excitado.



Aplicações:

A grande actividade química das radiações ultravioletas confere-lhes poder bactericida, sendo aproveitado na esterilização de alguns produtos.

Algumas substâncias quando sujeitas às radiações ultravioletas emitem luz visível. Os átomos destas substâncias, chamadas fluorescentes, absorvem a radiação ultravioleta (invisível), e irradiam radiação visível para o ser humano. Os ponteiros de alguns relógios contêm vestígios dessas substâncias para serem visíveis à noite.

Outras substâncias, designadas fosforescentes, mantêm a emissão de luz visível durante algum tempo depois de terem sido sujeitas a radiação ultravioleta.

Devido a estas propriedades de fluorescência e fosforescência, as radiações ultravioletas são utilizadas para detectar fraudes (notas ou bilhetes falsificados, por exemplo).

Raios X

Os raios X foram descobertos em 1895 pelo físico alemão alemão William Roentgen. A descoberta dos raios X, em virtude das suas propriedades espectaculares, teve um impacto extraordinário em todo o mundo civilizado.



Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923)

Localização no espectro:

A região dos raios X estende-se dos 2,4x1016 Hz aos 5x1019 Hz, com comprimentos de onda extremamente reduzidos, quase sempre inferiores aos diâmetros atómicos.



Fontes desta radiação:

Um dos mecanismos mais eficientes para a produção de raios X é a desaceleração rápida de partículas carregadas a alta velocidade. Uma gama extensa de frequências resultantes manifesta-se quando um feixe de electrões com energia elevada é projectado contra um alvo de cobre, por exemplo. As colisões com os núcleos de Cu produzem deflecções no feixe de electrões que, por sua vez, radiam fotões de raios X.

Se durante o "bombardeamento" de electrões os átomos do alvo ficarem ionizados, por remoção dos electrões mais interiores ao núcleo, o átomo emitirá raios X quando retomar o seu estado fundamental.

Aplicações:

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

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).

Na industria metalúrgica (na detecção de minúsculos defeitos, fissuras ou inclusões de materiais nas soldaduras metálicas). Em instituições e empresas que estudam a idade e as técnicas utilizadas nas pinturas antigas, bem como na detecção de falsificações de obras de arte.


Raios gama


As radiações gama são as mais energéticas (104 eV até 1019 eV) e com menor comprimento de onda. Possuem elevado poder penetrante, podendo mesmo atravessar a Terra de um lado ao outro.

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.



Localização no espectro:

A região dos raios gama estende-se desde os 5x1019Hz até aproximadamente 1022 Hz (comprimento de onda desde os 6x10-12 m até aproximadamente 3x10-14 m).



Fontes desta radiação:

A radiação gama provém de certos núcleos atómicos (são emitidas por partículas que sofrem transições no interior do núcleo atómico).



Aplicações:

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.




Radiações EM -




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