{"id":134,"date":"2009-11-02T16:45:18","date_gmt":"2009-11-02T19:45:18","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.sarmento.eng.br\/2009\/11\/02\/radiacoes-eletromagneticas-e-ondas-a-base-da-civilizacao-atual\/"},"modified":"2009-11-02T17:26:31","modified_gmt":"2009-11-02T20:26:31","slug":"radiacoes-eletromagneticas-e-ondas-a-base-da-civilizacao-atual","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/radio.sarmento.eng.br\/?p=134","title":{"rendered":"Radia\u00e7\u00f5es Eletromagn\u00e9ticas e Ondas: Breve Introdu\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"

Radia\u00e7\u00f5es Eletromagn\u00e9ticas<\/strong><\/p>\n

A dedu\u00e7\u00e3o matem\u00e1tica de natureza da luz foi feita por James Clerk Maxwell, em 1864. Ele demonstrou que a luz \u00e9 produzida por cargas el\u00e9tricas que est\u00e3o se movimentando, portanto dizemos que ela possui caracter\u00edsticas de uma onda eletromagn\u00e9tica que transporta energia sem transportar mat\u00e9ria e produz fen\u00f4menos eletromagn\u00e9ticos.<\/p>\n

Todo fen\u00f4meno eletromagn\u00e9tico est\u00e1 associado a tr\u00eas grandezas: o comprimento de onda (\u03bb), que \u00e9 medido em metros ou seus m\u00faltiplos e subm\u00faltiplos, a freq\u00fc\u00eancia (f), que \u00e9 medida hertz (Hz) e a velocidade (v) que \u00e9 medida em m\/s.<\/p>\n

No caso das radia\u00e7\u00f5es eletromagn\u00e9ticas (a luz vis\u00edvel, as ondas de r\u00e1dio, raios-X, ultravioleta, infravermelho, raios gama, etc.) o valor da velocidade \u00e9 constante e \u00e9 representado pela letra \u201cc\u201d c=300.000.000 m\/s).<\/p>\n

A freq\u00fc\u00eancia de uma onda eletromagn\u00e9tica est\u00e1 diretamente relacionada com a energia da onda. A equa\u00e7\u00e3o que relaciona a energia com o comprimento de onda \u00e9 a equa\u00e7\u00e3o de Planck: <\/p>\n

\"Equa\u00e7\u00e3o<\/p>\n

Onde: c \u00e9 a velocidade da luz, E \u00e9 a energia (joule), h \u00e9 a constante de Planck (6.624 x 10-34 joule x segundo) e \u03bb \u00e9 o comprimento de onda. Max Planck (1858 \u2013 1947) \u2013 F\u00edsico alem\u00e3o, autor da teoria dos quanta, contribuiu muito para o estudo da f\u00edsica e, em especial, para o entendimento dos fen\u00f4menos eletromagn\u00e9ticos. <\/p>\n

\u0001 Raios gama <\/strong>(<10-10m): produzidos pelo decaimento de subst\u00e2ncias radioativas;<\/p>\n

\u0001 Raios X<\/strong> (10-11 m \u2013 10-8 m): originados pela desacelera\u00e7\u00e3o repentina de el\u00e9trons de alta energia, ao colidirem com n\u00facleos dos \u00e1tomos;<\/p>\n

\u0001 Radia\u00e7\u00e3o ultravioleta <\/strong>(10-8 m \u2013 4 x 10-7 m): para fins pr\u00e1ticos, \u00e9 produzida por l\u00e2mpadas de vapor de merc\u00fario;<\/p>\n

\u0001 Luz vis\u00edvel<\/strong> (380 \u2013 750 nm; 1 nm = 10-9 m) \u00fanica faixa capaz de ser percebida pelo olho humano, \u00e9 gerada por objetos quentes como o Sol ou filamentos de l\u00e2mpadas incandescentes, quando a temperatura \u00e9 alta o suficiente para excitar os el\u00e9trons de um \u00e1tomo;<\/p>\n

\u0001 Radia\u00e7\u00e3o infravermelha <\/strong>(0,75 nm \u2013 1 nm): tamb\u00e9m conhecida como a radia\u00e7\u00e3o de calor ou radia\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica, \u00e9 produzida pela vibra\u00e7\u00e3o de mol\u00e9culas nos materiais;<\/p>\n

\u0001 Microondas<\/strong> (1nm \u2013 30cm): geradas pelos el\u00e9trons defletidos por um campo magn\u00e9tico, como acontece nos magn\u00e9trons de forno de microondas;<\/p>\n

\u0001 Ondas de r\u00e1dio <\/strong>(>30cm): produzidas por circuitos de oscila\u00e7\u00e3o de cargas el\u00e9tricas como os de emissoras de TV e r\u00e1dio AM e FM.<\/p>\n

\"Espectro<\/p>\n

A seguir, alguns tipos de radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica:<\/p>\n

Radia\u00e7\u00e3o infravermelha<\/strong><\/p>\n

\u00c9 um tipo de radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica n\u00e3o ionizante, que, quando interage com a mat\u00e9ria produz vibra\u00e7\u00f5es nas mol\u00e9culas provocando o aumento da temperatura do sistema. A radia\u00e7\u00e3o infravermelha \u00e9 respons\u00e1vel pela transmiss\u00e3o de calor de um corpo para o outro, sem a necessidade de contato entre eles. Temos como exemplo: os raios solares, um ferro de passar roupas, aquecido, etc.<\/p>\n

Radia\u00e7\u00e3o Ultravioleta<\/strong><\/p>\n

A radia\u00e7\u00e3o ultravioleta \u00e9 um tipo de radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica. A principal fonte da radia\u00e7\u00e3o ultravioleta recebida pela Terra s\u00e3o os raios solares. A camada de oz\u00f4nio protege a Terra dos raios ultravioletas provenientes do Sol, pois as mol\u00e9culas de oz\u00f4nio t\u00eam capacidade de absorverem energia neste comprimento de onda. O aumento da incid\u00eancia de cataratas (problema de vis\u00e3o), tamb\u00e9m est\u00e1 associado \u00e0 exposi\u00e7\u00e3o \u00e0 radia\u00e7\u00e3o ultravioleta. A distribui\u00e7\u00e3o da dose de radia\u00e7\u00e3o recebida pelas pessoas aumenta com a latitude e altitude.<\/p>\n

A m\u00e9dia global de dose de radia\u00e7\u00e3o devido \u00e0 radia\u00e7\u00e3o c\u00f3smica ao n\u00edvel do mar \u00e9 da ordem de 0,26mSv\/ano.<\/p>\n

Radia\u00e7\u00e3o de Microondas<\/strong><\/p>\n

O forno de microondas, o radar para detectar velocidade, a TV a cabo, a internet por cabo axial e o telefone celular s\u00e3o exemplos de fontes de radia\u00e7\u00e3o de microondas em nosso dia-a-dia. O forno de microondas usa um gerador de microondas do tipo magnetron para produzir microondas em uma freq\u00fc\u00eancia de aproximadamente 2,45GHz, e \u00e9 regulado para atuar somente sobre mol\u00e9culas de \u00e1gua (mol\u00e9cula polar) provocando vibra\u00e7\u00f5es. Isso \u00e9 feito para que s\u00f3 os alimentos possam ser cozidos. Quando colocamos um copo com \u00e1gua no interior de um forno de microondas, somente a \u00e1gua \u00e9 aquecida, a \u00e1gua transfere energia para o copo por condu\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

No forno de microondas existe um dispositivo de seguran\u00e7a para impedir que a radia\u00e7\u00e3o escape para o meio externo, n\u00e3o havendo esse dispositivo, uma pessoa que estivesse pr\u00f3xima poderia ser cozida, literalmente de dentro para fora. <\/p>\n

Raios X<\/strong><\/p>\n

Com a descoberta dos Raios X pelo f\u00edsico Wilhelm Conrad Roentgen, em 8 de Dezembro de 1901, deu-se in\u00edcio aos estudos sobre emiss\u00f5es de part\u00edculas, provenientes de corpos radiativos, observando suas propriedades e interpretando os resultados. Naquela \u00e9poca, destacaram-se dois cientistas: Pierre e Marie Curie, pela descoberta do pol\u00f4nio e do radium. <\/p>\n

Deve-se a eles a cria\u00e7\u00e3o do termo: \u201cradioatividade\u201d. No come\u00e7o do s\u00e9culo XX, mais precisamente em 1903, Rutherford, ap\u00f3s profundos estudos, formulou hip\u00f3teses sobre as emiss\u00f5es radioativas. Conv\u00e9m frisar, que naquela \u00e9poca ainda n\u00e3o se conhecia o \u00e1tomo e os n\u00facleos at\u00f4micos e, coube a esse cientista, a formula\u00e7\u00e3o de um modelo at\u00f4mico que \u00e9 at\u00e9 hoje estudado nas escolas.
\nOs Raios X s\u00e3o radia\u00e7\u00f5es da mesma natureza da radia\u00e7\u00e3o gama (outro tipo de ondas eletromagn\u00e9ticas), com caracter\u00edsticas id\u00eanticas. S\u00f3 se diferem da radia\u00e7\u00e3o gama pela origem, ou seja, os raios-X n\u00e3o saem do n\u00facleo do \u00e1tomo e, portanto, n\u00e3o s\u00e3o energia nuclear e sim, energia at\u00f4mica. Toda energia nuclear \u00e9 at\u00f4mica porque o n\u00facleo pertence ao \u00e1tomo, mas nem toda energia nuclear \u00e9 at\u00f4mica. Os raios X s\u00e3o emitidos quando el\u00e9trons acelerados por alta voltagem s\u00e3o lan\u00e7ados contra \u00e1tomos e sofrem frenagem, perdendo energia.<\/p>\n

Part\u00edculas e Ondas<\/strong><\/p>\n

As radia\u00e7\u00f5es nucleares podem ser de dois tipos. As part\u00edculas possuem massa, carga el\u00e9trica e velocidade que dependem do valor de sua energia. J\u00e1 as ondas eletromagn\u00e9ticas, n\u00e3o possuem massa e se propagam com velocidade de 300.000km\/s, para qualquer valor de energia que ele possua e s\u00e3o da mesma natureza da luz e das ondas de transmiss\u00e3o de r\u00e1dio e TV.<\/p>\n

A identifica\u00e7\u00e3o desses tipos de irradia\u00e7\u00e3o foi feita utilizando-se uma por\u00e7\u00e3o de material radioativo, com o feixe de radia\u00e7\u00f5es passando por entre duas placas polarizadas com um forte campo el\u00e9trico.<\/p>\n

As part\u00edculas \u201cAlfa\u201d s\u00e3o constitu\u00eddas de dois n\u00eautrons e dois pr\u00f3tons caracterizando um n\u00facleo at\u00f4mico de H\u00e9lio. Devido ao seu alto peso e tamanho, elas possuem pouca penetra\u00e7\u00e3o e s\u00e3o facilmente absorvidas por poucos cent\u00edmetros de ar.<\/p>\n

\"Radia\u00e7\u00e3o<\/p>\n

As part\u00edculas \u201cBeta\u201d s\u00e3o constitu\u00eddas por el\u00e9trons que s\u00e3o emitidos pelo n\u00facleo de um \u00e1tomo. Essas part\u00edculas possuem velocidades pr\u00f3ximas \u00e0 velocidade da luz e carga el\u00e9trica negativa. O poder de penetra\u00e7\u00e3o da radia\u00e7\u00e3o \u201cBeta\u201d \u00e9 bastante superior ao das radia\u00e7\u00f5es \u201cAlfa\u201d, podendo ser absorvidas por alguns cent\u00edmetros de acr\u00edlico ou pl\u00e1stico, na sua grande maioria.<\/p>\n

As radia\u00e7\u00f5es \u201dX e Gama\u201d, ao contr\u00e1rio das radia\u00e7\u00f5es a e b que t\u00eam caracter\u00edsticas corpusculares, s\u00e3o de natureza ondulat\u00f3ria. Com isso, n\u00e3o possuem nem carga e nem massa. Isso lhes d\u00e1 um grande poder de penetra\u00e7\u00e3o nos materiais.<\/p>\n

\"Radia\u00e7\u00e3o<\/p>\n

Devido \u00e0s suas caracter\u00edsticas diferentes, \u00e9 poss\u00edvel separar os tr\u00eas tipos de radia\u00e7\u00e3o atrav\u00e9s da aplica\u00e7\u00e3o de um campo el\u00e9trico ou magn\u00e9tico. Por possu\u00edrem cargas com sinais diferentes, as radia\u00e7\u00f5es alfa e beta ser\u00e3o desviadas por esses campos para lados opostos.<\/p>\n

J\u00e1 os raios X e gama, por n\u00e3o possu\u00edrem carga el\u00e9trica, n\u00e3o ser\u00e3o desviados.<\/p>\n

Radia\u00e7\u00e3o e Radioatividade<\/strong><\/p>\n

Define-se \u201cRadioatividade\u201d como sendo a emiss\u00e3o espont\u00e2nea de radia\u00e7\u00e3o corpuscular e eletromagn\u00e9tica por um n\u00facleo at\u00f4mico que se encontra num estado excitado de energia, que podem ser do tipo alfa (\u03b1), beta (\u03b2) ou gama (\u03b3). As radia\u00e7\u00f5es eletromagn\u00e9ticas que possuem energia inferior a 12 eV s\u00e3o chamadas de radia\u00e7\u00f5es n\u00e3o-ionizantes, as quais podemos visualizar atrav\u00e9s da escala de energia mostrada na figura abaixo.<\/p>\n

\"Espectro<\/p>\n

Esta escala inicia-se na faixa de radia\u00e7\u00e3o ultravioleta, passando pela luz vis\u00edvel e infravermelha de aparelhos como: microondas, telefonia celular, r\u00e1dios AM e FM, e termina na faixa de freq\u00fc\u00eancias extremamente baixas (ELF) da rede el\u00e9trica (comprimento de onda l = 5.000 km). As radia\u00e7\u00f5es n\u00e3o-ionizantes compreendem valores de l superiores de a 10-7m (100nm), ou seja, valores de dimens\u00e3o compar\u00e1vel ao tamanho de um v\u00edrus. No dom\u00ednio da freq\u00fc\u00eancia, de acordo com a figura 5, tais radia\u00e7\u00f5es t\u00eam valores menores que a freq\u00fc\u00eancia de 3×1015 Hz, ou seja, valores correspondentes ao in\u00edcio do espectro dos raios ultravioletas. A faixa do espectro eletromagn\u00e9tico, na qual os sistemas m\u00f3veis modernos de comunica\u00e7\u00e3o operam, compreende freq\u00fc\u00eancias entre 108Hz e 1010Hz. Isso corresponde a um valor m\u00e9dio de 1GHz (109Hz) que faz parte da faixa das freq\u00fc\u00eancias ultra-altas ou UHF (300 MHz a 3 GHz), tamb\u00e9m denominadas ondas decim\u00e9tricas, por seu comprimento de onda variar de 10 a 1 dm.<\/p>\n

O SOL: Emite em M\u00faltplos Comprimentos de Ondas<\/strong><\/p>\n

O Sol emite radia\u00e7\u00e3o ao longo de todo o espectro eletromagn\u00e9tico, desde os energ\u00e9ticos raios gama e raios X, at\u00e9 ondas quilom\u00e9tricas de r\u00e1dio, passando pelo ultravioleta, vis\u00edvel, infravermelho e microondas. A maior parte da intensidade concentra-se no vis\u00edvel e n\u00e3o \u00e9 coincid\u00eancia o fato de nossos olhos serem adaptados para enxergarem nesta faixa do espectro.<\/p>\n

Especificamente, a intensidade m\u00e1xima encontrada nas emiss\u00f5es do espectro solar est\u00e1 em um comprimento de onda de 500 nm. Para detectar a radia\u00e7\u00e3o solar nos v\u00e1rios comprimentos de onda, dois fatores devem ser levados em considera\u00e7\u00e3o. O primeiro \u00e9 tecnol\u00f3gico e depende de sensores adaptados ao comprimento de onda espec\u00edfico que se deseja analisar. O segundo fator diz respeito \u00e0 atmosfera terrestre e como esta ir\u00e1 absorver, total ou parcialmente, diferentes faixas do espectro da radia\u00e7\u00e3o solar.<\/p>\n

\"Interior
\nCamadas internas do Sol<\/em><\/p>\n

Energia Solar Recebida<\/strong><\/p>\n

A quantidade total de energia recebida pela Terra \u00e9 determinada pela proje\u00e7\u00e3o da sua superf\u00edcie sobre um plano perpendicular a propaga\u00e7\u00e3o da radia\u00e7\u00e3o. Como o planeta gira em torno do seu eixo, esta energia \u00e9 distribu\u00edda, embora de forma desigual, sobre toda a sua superf\u00edcie. Resulta que a radia\u00e7\u00e3o solar m\u00e9dia recebida sobre a Terra, designada por insola\u00e7\u00e3o, \u00e9 342 W\/m\u00b2, valor correspondente a \u00bc da constante solar. O valor real recebido na superf\u00edcie do planeta depende, al\u00e9m dos fatores astron\u00f4micos ditados pela latitude e pela \u00e9poca do ano, do estado de transpar\u00eancia da atmosfera sobre o lugar, em particular, da nebulosidade.<\/p>\n

O equil\u00edbrio energ\u00e9tico no planeta<\/strong><\/p>\n

Para manter o equil\u00edbrio energ\u00e9tico, a Terra deve restituir ao espa\u00e7o o mesmo tanto de energia que recebe. A troca de energia entre a Terra e o espa\u00e7o reduz-se substancialmente a dois componentes. Por um lado, a energia que prov\u00e9m do Sol em virtude de sua temperatura, e por outro, a energia que a Terra difunde no espa\u00e7o, tamb\u00e9m associada \u00e0 temperatura dos corpos irradiantes. A contribui\u00e7\u00e3o dos outros corpos celestes \u00e9 totalmente irrelevante no equil\u00edbrio energ\u00e9tico terrestre. \u00c9 tamb\u00e9m desprez\u00edvel o calor proveniente do interior da Terra. O calor interno disperso \u00e9, de fato, apenas 50 cal\/cm\u00b2 por ano, menos de 1\/5000 da energia proveniente do Sol.<\/p>\n

Do total da radia\u00e7\u00e3o solar incidente nos limites da atmosfera, chega ao solo cerca de 4%, aproximadamente a metade como radia\u00e7\u00e3o direta e a outra metade como radia\u00e7\u00e3o espalhada pela atmosfera e pelas nuvens. Naturalmente, n\u00e3o se deve entender que toda esta energia esteja dispon\u00edvel para o homem. Em linhas gerais, pode-se estimar que pelo menos 30% da energia solar que atinge a Terra seja utilizada para a evapora\u00e7\u00e3o das \u00e1guas, ao passo que uma modest\u00edssima percentagem (entre cerca de 0,3 e 1,5%) \u00e9 utilizada para s\u00edntese clorofiliana. Cerca de 0,3% \u00e9 utilizada para a produ\u00e7\u00e3o de ventos e das correntes mar\u00edtimas.<\/p>\n

A energia restante \u00e9 emitida pela Terra sob a forma de radia\u00e7\u00f5es t\u00e9rmicas, ou seja, de elevado comprimento de onda.<\/p>\n

\"Interior
\nCamadas internas da Terra<\/em><\/p>\n

Refer\u00eancias<\/strong> <\/p>\n

CNEN<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Radia\u00e7\u00f5es Eletromagn\u00e9ticas A dedu\u00e7\u00e3o matem\u00e1tica de natureza da luz foi feita por James Clerk Maxwell, em 1864. Ele demonstrou que a luz \u00e9 produzida por cargas el\u00e9tricas que est\u00e3o se movimentando, portanto dizemos que ela possui caracter\u00edsticas de uma onda … Continue reading →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[7],"tags":[],"class_list":["post-134","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-telecomunicacoes"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/radio.sarmento.eng.br\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/134","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/radio.sarmento.eng.br\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/radio.sarmento.eng.br\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/radio.sarmento.eng.br\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/radio.sarmento.eng.br\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=134"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/radio.sarmento.eng.br\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/134\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/radio.sarmento.eng.br\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=134"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/radio.sarmento.eng.br\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=134"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/radio.sarmento.eng.br\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=134"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}