Recursos de espectro eletromagnético, bandas, aplicações

Ele espectro eletromagnético Consiste no arranjo ordenado de todos os comprimentos de onda das ondas eletromagnéticas, que assumem qualquer valor positivo, sem qualquer restrição. É dividido em 7 seções, entre as quais a luz visível está incluída.

Estamos familiarizados com as frequências de luz visível quando vemos o arco -íris, no qual cada cor corresponde a um comprimento de onda diferente: o vermelho é o mais longo e o violeta mais curto.

Espectro eletromagnético. Observe que a frequência (e com ela a energia) aumenta da esquerda para a direita neste esquema. André Oliva / Domínio Público

A Luz Visível Mal ocupa uma área muito breve do espectro. As outras regiões, que não podemos ver, são ondas de rádio, microondas, infravermelho, ultravioleta, raios X e raios gama.

As regiões não foram descobertas ao mesmo tempo, mas em momentos diferentes. Por exemplo, a existência de ondas de rádio foi prevista em 1867 por James Clerk Maxwell e anos depois, em 1887, Heinrich Hertz os produziu pela primeira vez em seu laboratório, para que sejam chamados de ondas hertzianas.

Todos eles são capazes de interagir com a matéria, mas de maneiras diferentes, dependendo da energia que carregam. Por outro lado, as diferentes regiões do espectro eletromagnético não são fortemente definidas, porque na verdade os limites são difusos.

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Bandas

Bandas de espectro eletromagnético. Tatoute e Phroood/CC BY-SA (http: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0/)

Os limites entre as diferentes regiões do espectro eletromagnético são bastante difusos. Não se trata de divisões naturais, de fato, o espectro é um continuum.

No entanto, a separação em bandas ou áreas serve para caracterizar convenientemente o espectro de acordo com suas propriedades. Começaremos nossa descrição com ondas de rádio, cujos comprimentos de onda são maiores.

Ondas de rádio

As frequências mais baixas têm um intervalo em torno de 10⁴ Hz, que por sua vez corresponde aos comprimentos de onda mais longos, normalmente do tamanho de um edifício. Radio AM, FM e a banda Citizen usam ondas nessa faixa, bem como as transmissões de televisão VHF e UHF.

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Para fins de comunicação, as ondas de rádio foram usadas pela primeira vez por volta de 1890, quando Guglielmo Marconi inventou o rádio.

Como a frequência das ondas de rádio é menor, elas não têm efeitos ionizantes no assunto. Isso significa que as ondas de rádio carecem de energia suficiente para expulsar elétrons das moléculas, mas a temperatura dos objetos aumenta ao aumentar as moléculas de vibração.

Microondas

O comprimento de onda do microondas está na ordem dos centímetros e também foi detectado pela primeira vez por Heinrich Hertz.

Eles têm energia suficiente para aquecer os alimentos, o que, em maior ou menor grau, contém água. A água é uma molécula polar, o que significa que, embora seja eletricamente neutro, negativo e cargas positivas são ligeiramente separadas, formando um dipolo elétrico.

Quando as microondas, que são campos eletromagnéticos, afetam um dipolo, produzem torques que os colocam para girar para alinhá -los com o campo. O movimento se traduz em energia que se estende através dos alimentos e tem o efeito de aquecê -lo.

Infravermelho

Esta parte do espectro eletromagnético é descoberta por William Herschel no início do século XIX e tem uma frequência mais baixa do que a da luz visível, mas maior que o microondas.

O comprimento de onda do espectro infravermelho (abaixo do vermelho) é comparável à ponta de uma agulha; portanto, é uma radiação mais energética do que o microondas.

Uma boa parte da radiação solar vem nessas frequências. Qualquer objeto emite uma certa quantidade de radiação infravermelha, ainda mais se forem quentes, por exemplo, os fogões da cozinha e os animais com sangue quente. É invisível para as pessoas, mas alguns predadores distinguem a emissão de infravermelho de suas presas, o que lhes dá vantagem na caça.

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Visível

É a parte do espectro que podemos detectar com nossos olhos, entre 400 e 700 nanômetros (1 nanômetro, abreviado nm É 1 × 10^-9 m) comprimento de onda.

A luz branca contém uma mistura de todos os comprimentos de onda, que podemos ver separadamente quando é feita por um prisma. As gotas de água às vezes se comportam como prismas e é por isso que podemos ver as cores do arco -íris.

As cores do arco -íris representam diferentes comprimentos de onda da luz visível. Fonte: Pixabay.

Os comprimentos de onda das cores que vemos, em nanômetros, são:

-Vermelho: 700-620

-Laranja: 620-600

-Amarelo: 600-580

-Verde: 580-490

-Azul: 490-450

-Violet: 450-400

Ultravioleta

É uma região mais energética do que a luz visível, com comprimentos de onda além da Violet, ou seja, maior que 450 nm.

Não podemos ver, mas na radiação que vem do sol, há muito. E como tem maior energia que a parte visível, essa radiação interage muito mais com a matéria, causando danos a muitas moléculas de importância biológica.

Os raios ultravioleta foram descobertos logo após o infravermelho, embora no começo tenham sido chamados de "raios químicos", porque reagem com substâncias como cloreto de prata.

Raios-X

Eles foram descobertos por Wilhelm Roentgen em 1895, enquanto experimentava acelerar elétrons (raios catódicos) destinados a um alvo. Incapaz de explicar sua origem, ele os chamou de raios X.

É uma radiação de altamente energia e comprimento de onda comparável ao tamanho do átomo, capaz de atravessar corpos opacos e produzir imagens como radiografias.

Radiografias são obtidas por X -Rains: Fonte: Pixabay.

Como eles têm mais energia, eles podem interagir com a matéria extraindo elétrons das moléculas, portanto, são conhecidas pelo nome de radiação ionizante.

Raios gama

Esta é a radiação mais energética de todas, com comprimentos de onda da ordem de um núcleo atômico. Ocorre na natureza com frequência, uma vez que é emitido por elementos radioativos, pois eles diminuem em direção a núcleos mais estáveis.

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No universo, existem fontes de Ray Gamma nas explosões de Supernova, bem como objetos misteriosos, entre os quais são os cliques, buracos negros e estrelas dos nêutrons.

A atmosfera da Terra protege o planeta dessas radiações altamente ionizantes provenientes do universo, e que, devido à sua grande energia, têm um efeito prejudicial no tecido biológico.

Formulários

-Ondas de rádio ou radiofrequência são usadas em telecomunicações, porque são capazes de transportar informações. Também para fins terapêuticos para aquecer os tecidos e melhorar a textura da pele.

-Para obter imagens por ressonâncias magnéticas, também são necessárias radiofrequências. Na astronomia, os radiotelescópios os usam para estudar a estrutura dos objetos celestes.

-Telefones celulares e televisão por satélite são duas aplicações de microondas. O radar é outra aplicação importante. Além disso, todo o universo está imerso em um fundo de radiação de microondas, do Big Bang, sendo a detecção dessa radiação de fundo o melhor teste em favor dessa teoria.

O radar emite um pulso em direção a um objeto, que dispersa energia em todas as direções, mas uma parte é refletida, trazendo informações sobre o local do objeto. Fonte: Wikimedia Commons.

-A luz visível é necessária, pois nos permite interagir efetivamente com nosso ambiente.

-Os raios X têm várias aplicações como uma ferramenta de diagnóstico na medicina e também no nível da ciência do material, para determinar as características de muitas substâncias.

-A radiação gama de diferentes fontes é usada como tratamento de câncer, bem como para esterilizar alimentos.

Referências

1. Giambattista, a. 2010. Física. Segunda edição. McGraw Hill.
2. Giancoli, d.  2006. Física: Princípios com aplicações. 6º. Ed Prentice Hall.
3. Rex, a. 2011. Fundamentos da Física. Pearson.
4. Serway, r. 2019. Física para Ciência e Engenharia. 10º. Edição. Volume 2. Cengage.
5. Shipman, j. 2009. Uma introdução à ciência física. Décima Segunda Edição. Brooks/Cole, Cengage Editions.