Radiação electromagnética

Radiação electromagnética

 A radiação electromagnética ocorre naturalmente no Universo desde que esta existe, e o Sol, tal como todas a outras estrelas é um emissor natural desta radiação. Actuando neste caso como principal fonte natural da radiação electromagnética presente no planeta Terra. Porem hoje em dia, com o aumento da tecnologia, as mudanças que ocorrem a nível social e nos hábitos de trabalho e a medida que a Ciência toma cada vez mais um papel mais importante na nossa quotidiano, tem se criado e produzido em massa outras fontes de radiação electromagnética. Essa radiação tem sido usada para nos servir nas nossas necessidades de comunicação, obtenção de energia e utilização dessa energia para inúmeros fins, e os seus emissores variam desde as linhas de alta, média e baixa tensão, as antenas de comunicações, parabólicas ate todos os aparelhos eléctricos. A radiação electromagnética esta por todo o lado!

A radiação electromagnética propaga-se através de ondas electromagnéticas. Essas ondas do ponto de vista ondulatório são a propagação simultânea de uma perturbação periódica de um campo eléctrico (E) e de um campo magnético (B). Estes campos são perpendiculares entre si e perpendiculares em relação á direcção que originou a propagação, sendo portanto ondas transversais.

                                                                               

  Essas ondas apresentam características particulares que lhes vão atribuir particularidades que vão por sua vez determinar as suas aplicações e usos.
Essas características são:

- Comprimento de onda (l); 

- Frequência (f); Amplitude; 

- Direcção e velocidade de propagação; 

- Polarização;

O comprimento de onda, medido em metro (m), e a distância percorrida por uma onda durante um período (período (T), mede-se em segundos (s) e é o tempo necessário para que a onda se reproduza completamente uma vez, corresponde ao intervalo de tempo que decorrer entre dois pulsos consecutivos), e corresponde ao comprimento entre dois pontos consecutivos de uma onda na mesma fase de vibração, como no exemplo da imagem pode ser entre dois vales de onda. A frequência representa o número de vezes (número de ciclos) em que a onda se repete num segundo, mede-se em Hertz (Hz) e esta directamente relacionado com o Período através da fórmula:

O comprimento de onda com a frequência relacionam se para dar a velocidade de propagação, da seguinte maneira:

               OU              

 A amplitude corresponde a distância do deslocamento máximo em relação a posição de equilíbrio e funciona como uma medida de intensidade do campo eléctrico (em v/m) ou do campo magnético (A/m).

As ondas electromagnéticas atingem velocidade máxima no vazia (a capacidade de se poder propagar no vazio e muito importante nas comunicações), e essa velocidade e de  . Também são caracterizadas por não sofrerem tantas perdas e por a sua diminuição de intensidade ser relativamente baixa em comparação por exemplo as ondas sonoras.

 Em relação a polarização sabe-se que ondas não polarizadas podem oscilar em qualquer direcção no plano perpendicular à direcção de propagação. Ondas polarizadas (como as ondas electromagnéticas) oscilam em apenas uma direcção perpendicular à linha de propagação.

  Espectro electromagnético

 O espectro electromagnético surge com a necessidade de agrupar e organizar todas a radiações electromagnéticas existentes. Estão usualmente organizadas por ordem crescente de frequência e decrescente de comprimento de onda. No total dividem-se em 7 grupos de ondas: Rádio, Microondas, Infravermelhas, Visível, Ultravioleta, Raio X e Raios Gama. Sabe-se que quando maior a frequência maior a energia pelo que se organiza-se por sentido crescente de energia, ou seja que a mediada que se avança no espectro maior e a energia que os fotões correspondentes transportam.

Fotão é a partícula elementar responsável pelos fenómenos químicos, sendo o portador de energia na radiação electromagnética, e uma vez que não possui massa viaja, no vácuo, tem a capacidade de viajar á velocidade da luz. O fotão e conhecido pela sua dualidade “onda-partícula”, pois tem as propriedades de uma onda, que incluem refracção, difracção e a interferência destrutiva quando ondas reflectidas se cancelam, e também tem propriedades como partícula, e como partícula pode apenas interagir com a matéria quando transfere uma quantidade de energia. Agora percorrendo o espectro electromagnético de grupo de radiação em grupo de radiação, vamos criar uma ideia geral sobre os vários grupos em que se divide o espectro.

Ondas rádio e microondas

As ondas rádio vem em primeiro lugar apresentando os maiores comprimentos de onda e as menores frequências. As microondas localizam se numa faixa espectral mais superior mas ambas têm a mesma utilização, que e na comunicação. As ondas rádio são utilizadas nas transmissões rádio e já as microondas nas comunicações móveis (Ex: os telemóveis). ). As ondas de rádio podem passar através de paredes, enquanto as microondas necessitam, regra geral, de um espaço limpo de obstruções. A principal desvantagem deste tipo de redes é a sua normalmente baixa capacidade em termos de velocidade de transmissão.
 São também utilizadas, nos fornos microondas e em sistemas de aquecimento industrial, o que nos dá um ideia do efeito térmico que essas ondas possuem, mais a frente explicar-se-á o que e isso de “efeito térmico”.

 BANDA DE RADIO FREQUÊNCIAS

Ondas Infravermelhas

Em seguida vêm os raios infravermelhos, com valor energético superior ao das radiofrequências e microondas, mas ainda assim inferior ao da luz visível. São ondas muito importantes tendo inúmeras utilizações, desde sendo os responsáveis pela troca de energia térmica através do vazio, ate, por detrás do controlo do homem, sendo usados para aquecer ambientes, cozinhar alimentos, tratamentos de sinusite, dores reumáticas e traumáticas, telecomando (onde ao contrário das ondas de rádio não sofrem interferência de ondas como os sinais emitidos pela televisão), sistemas de alarme, e é até o que nos impede de ser “esmagados” pelas portas dos elevadores. 

Radiação Visível

 Energicamente superiores que as ondas infravermelhas, as ondas visíveis e como o que o nome indica, as únicas ondas electromagnéticas que podemos realmente ver. E nossa conhecida como Luz, e sabe-se que a cada cor equivale um respectivo comprimento de onda.
 

A principal fonte desse tipo de radiação e é o sol, a luz proveniente do sol, designada de luz branca contem todas as radiações acima referidas e as outras cores só nos são apresentadas por processos de absorção e reflexão, ou emissão.

 Ondas ultravioletas

 Com valores de energia mais elevados que as ondas visíveis, as ondas ultravioletas são a principal perigo emitido pelo Sol e a que nós estamos exposto quando por exemplo estamos a apanhar sol numa praia, e tem efeitos cancerígenas tanto a nível dermatológicos como a nível das mucosas (olhos principalmente). Hoje em dia e também emitido pelas chamas lâmpadas de luz negras, e Este tipo de luz é usada em aparelhos eléctricos para atrair insectos e electrocutá-los. Outros tipos de uso são para identificar dinheiro falso, decoração e o chamado “tunning urbano”.

Raios X

O segundo grupo mais energético de todo o espectro electromagnético e o dos Raios X, estes possuem comprimentos de ondas tão pequenos que chegam a ser inferiores ao diâmetro atómico. As contribuições mais importantes da tecnologia dos raios X têm sido no mundo da medicina, mas os raios X desempenham um papel crucial também em várias outras áreas, tal como na pesquisa envolvendo a teoria da mecânica quântica, cristalografia e cosmologia. Na indústria, scanners de raios X são muito usados para detectar pequenas falhas em equipamentos de metal pesado. Scanners de raios X se tornaram também equipamentos padrão em segurança de aeroportos. Porem esse tipo de radiação tem uma consequência, pois são altamente prejudiciais para o ser humano sendo responsável desenvolver doenças cancerígenas. Isso acontece pois pertencem ao grupo do espectro onde a radiação e ionizante, vamos explicar o que é radiação ionizante e não ionizante mais a frente.

Raios Gama

São os raios com menor comprimento de onda, ou seja, maior frequência o que vai fazer com que sejam de todo o espectro electromagnético os raios cujos fotões são os mais energéticos. Possuem elevado poder penetrante podendo atravessar um muro de betão ou 20 cm de Chumbo. O facto de serem muito energéticos torna-os extremamente perigosos. São cancerígenos e destroem células humanas. Podem causar mais de 238 doenças no ser humano. São geralmente associados a energia nuclear.

Os diferentes grupos em que o espectro electromagnético podem dividir-se apenas em 2 grupos: ionizante e não-ionizante. Sendo toda a matéria formada por átomos (ou moléculas, quando estes se combinam), ionização e o processo onde o átomo (ou molécula) perde um electrão. Porém esse é um processo que não ocorre espontaneamente, sendo necessária a interacção do átomo (ou molécula) com fotões com elevados valor de energia. A ionização e causa de problemas no tecido biológico quando produz alterações a nível molecular, e causa de cancro quando causa alterações a nível do ADN. Exemplos de substâncias ionizantes são os raios Gama e os Raios X. Porem existem radiações que se consideram não-ionizantes, tal como as radiofrequências e a luz visível, pois essas radiações têm fotões cujos valores de energia que transportam são demasiado baixo, ou seja insuficientes para causar o processo da ionização.