O Espectro Eletromagnético

O Espectro Eletromagnético

O espectro eletromagnético é o intervalo completo da radiação eletromagnética que vai da região das ondas de rádio até os raios gama.

As radiações com comprimento de onda superior a 0,74μ são ditas infravermelhas. Por outro lado, àquelas cujo comprimento de onda é inferior a 0,36μ chamam-se ultravioletas. Logo, o espectro eletromagnético é subdividido em três faixas: ultravioleta, visível e infravermelha.

Dependendo das suas frequências, as radiações do espectro são portadoras de quantidades de energia diferentes. Quanto mais curto o comprimento de onda, mais alta é a energia de um fóton.

Considerando os comprimentos de ondas da radiação eletromagnética com dimensões ascendentes – ou seja, frequências descendentes – tem-se os raios cósmicos, gama, raios-X, ultravioleta, visível, infravermelho, rádio e TV, etc...

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O espectro visível  (figura acima) pode ser, ainda, subdividido em bandas que os olhos humanos reconhecem como cores:

Na prática, considera-se o Sol e a Terra como corpos negros, emitindo radiações eletromagnéticas associadas a temperaturas aproximadas de 5770 K e 300 K, respectivamente. Pela lei de Planck, verifica-se que grande parte da radiação emitida pelo Sol se encontra na faixa espectral de 0,2 a 4,0 μm, com um pico em torno de 0,5 μm. A radiação terrestre, por outro lado, se concentra praticamente na faixa de 3,0 a 100,0 μm, com um pico em torno de 10 μm. Por esta razão, a radiação solar é denominada RADIAÇÃO DE ONDAS CURTAS e a terrestre RADIAÇÃO DE ONDAS LONGAS. Saliente-se que essa divisão em ondas curtas e longas é meramente didática e específica para a compreensão das trocas de energia radiante no sistema Sol-Terra, tendo em vista que o espectro de radiação é contínuo, variando a nomenclatura de acordo com os comprimentos das ondas. 

A figura acima ilustra os espectros das emissões de radiação eletromagnética solar e terrestre. Unidades: Emissão solar (MW.m^-2.mm^-1) e terrestre (W.m^-2.mm^-1).

A figura acima ilustra os espectros de absorção para os principais componentes atmosféricos   (adaptado de Vianello e Alves, 1981).

Raios Gama

Os raios Gama são liberados em explosões atômicas e têm comprimentos de onda ainda menores do que o tamanho dos átomos.

Fótons de raios-gama levam mais energia que fótons de raios-X, e são consequentemente mais mortais. Atualmente, ainda não sabe o limite de energia que os raios Gama podem conter.

Eles são, até hoje, o comprimento de onda limite do espectro eletromagnético conhecido. Além desse ponto, o espectro permanece um mistério.

Raios X

Os Raios X foram descobertos pelo físico alemão Wilhelm Röntgen em 1901 que, por desconhecer a sua natureza denominou-os "raios X". Tem a propriedade de 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.

Essa propriedade permite que os raios-X sejam amplamente utilizados para se obterem as radiografias. No mundo atual, os raios-X encontram uma série de outras aplicações como na pesquisa sobre a estrutura da matéria.

Embora também possa ser utilizado para o tratamento de câncer, o excesso de exposição aos raios-X pode também danificar as células, causando esta doença.

Ultravioleta

Os raios Ultravioleta são ondas eletromagnéticas de frequências superiores à da luz violeta, podendo chegar até 100.exp8 Hz. Grande parte da radiação ultravioleta emitida pelo Sol em direção ao nosso planeta é absorvida pela camada de ozônio, protegendo-nos assim, dessa perigosa radiação eletromagnética.

Esse tipo de radiação é emitido por átomos excitados, como nas lâmpadas de vapor de Hg (mercúrio), acompanhando a luz por elas emitidas. Dependendo da quantidade da radiação ultravioleta, podem ocorrer sérios danos à saúde como o câncer de pele.

Luz visível

A radiação visível é capaz de excitar as células fotossensíveis da retina do nosso olho, causando-nos a sensação da visão.

Os seres vivos têm sensibilidade diferente para cada faixa do espectro. As abelhas e os beija-flores, por exemplo, conseguem enxergar frequências dentro da faixa do ultravioleta o que os ajuda a localizar o néctar das flores.

A "luz" constitui uma estreita faixa do espectro eletromagnético dividida em intervalos arbitrários e aproximados, pois não há limites nítidos entre as cores. A transição entre cores vizinhas se dá de maneira gradual, como se pode verificar em um arco-íris.

Infravermelho

A radiação na faixa do infravermelho é emitida pelos átomos em vibração de um corpo aquecido. O calor abrasante que sentimos quando tomamos um banho de Sol, ou quando estamos próximos a uma lareira, é, em grande parte, devido à radiação infravermelha.

Radar e Microondas

As frequências na faixa do radar e microondas são utilizadas amplamente em telecomunicações, transportando sinais de dados.

Como não são refletidas pela ionosfera, para serem captadas à longa distância, as microondas são transmitidas por estações repetidoras ou via satélites.

Também são utilizadas nos lares para aquecer alimentos nos chamados "fornos de microondas".

Televisão e FM

Nesta faixa de frequência operam os canais de televisão e as rádios FM.

Rádio AM

540 kHz a 1710 kHz

A faixa de rádio AM é reservada para a transmissão das rádios que operam com Amplitude Modulada.

As ondas de rádio são facilmente refletidas pela camada ionizada da atmosfera (ionosfera) e por isso podem ser emitidas e captadas a grandes distâncias.

Quando produzidas pelo homem, são provenientes de oscilações de elétrons em antenas metálicas. Estas ondas são habitualmente produzidas em circuitos eletrônicos e utilizadas para emissões de rádio e televisão.