As ondas eletromagnéticas estão sempre ao nosso redor. Elas são emitidas por aparelhos elétricos e eletrônicos, pelo Sol e até por nós mesmos! Elas ocupam o espaço e alguns tipos atravessam substâncias orgânicas e inorgânicas.
Mas a vida em meio às ondas eletromagnéticas pode ser tanto benéfica quanto prejudicial em diversos níveis. É preciso pôr na balança e estudar os benefícios e características das ondas eletromagnéticas.
A tecnologia nunca foi tão próspera quando na última década. A cada ano que passa, temos novos lançamentos de smartphones, tablets, computadores de última geração.
seja,A expansão deste mercado acarreta também no aumento das fontes de ondas eletromagnéticas. Neste resumo, você entenderá o que são as ondas eletromagnéticas e como elas podem nos ajudar ou atrapalhar.
O que são ondas eletromagnéticas
Existem diversos tipos de ondas eletromagnéticas, mas todos eles têm uma coisa em comum. Eles são formados por campos elétricos e magnéticos variáveis. De acordo com a teoria eletromagnética de Maxwell, as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo e em meios materiais com a velocidade da luz. No vácuo, essa velocidade é de aproximadamente 300 milhões de metros por segundo.
As ondas eletromagnéticas são classificadas de acordo com suas frequências e comprimentos de onda. Isso está de acordo com a equação fundamental da ondulatória.
Ela diz que a velocidade da onda é diretamente proporcional à sua frequência e ao seu comprimento de onda. Ou seja, v = λ.f. Estas ondas são categorizadas no chamado espectro eletromagnético, que pode ser visto na Fig. 1.
Figura 1: Espectro eletromagnético
No estudo da ondulatória, aprendemos que as ondas são incapazes de carregar matéria, mas transportam consigo energia. A grandeza relacionada à essa energia será a amplitude da onda. Podemos dizer que ele é a distância entre o ponto de equilíbrio e a crista (vide Fig. 2).
Além disso, elas estão sujeitas aos fenômenos ondulatórios tais como interferência, polarização, reflexão, refração, absorção, difração e espalhamento.
Figura 2: Elementos da onda
Ao contrário das ondas sonoras, as ondas eletromagnéticas são transversais. Isso indica que a perturbação no meio ocorre perpendicularmente à direção de propagação, como na Fig. 2.
Sabemos que a luz é um exemplo de onda eletromagnética. Ao ascendermos uma lâmpada, vemos que a luz se propaga em todas as direções. Isso ocorre porque as ondas eletromagnéticas são tridimensionais.
Se você já estudou Óptica Geométrica, deve se lembrar da refração da luz. Ali, você aprendeu que ao mudar de meio, a luz muda sua velocidade.
Isso acontece com toda onda eletromagnética! Sabe qual o motivo pra isso? Bom, a frequência da fonte de luz não pode ser alterada. Para que permaneça constante, velocidade e comprimento de onda se alteram (v = λ.f).
Vamos resumir então as características das ondas eletromagnéticas que nós vimos neste artigo:
- se propagam na velocidade da luz, no vácuo ou em meios materiais;
- existem diversos tipos, diferenciados a partir de suas frequências e comprimentos de onda no espectro eletromagnético;
- elas carregam apenas energia, sem transportar matéria;
- quanto maior a amplitude da onda, maior a energia carregada;
- estão suscintas aos fenômenos ondulatórios;
- são ondas transversais tridimensionais.
Os benefícios das ondas eletromagnéticas
Como vimos anteriormente, existem diferentes tipos de ondas eletromagnéticas. Cada um pode tanto ser benéfico quanto prejudicial a nós. Observe o espectro eletromagnético da Fig. 3.
Ele é interessante por mostrar uma série de atributos. Dentre eles, os tipos de radiação (ondas eletromagnéticas), comprimento de onda e frequências aproximados, temperaturas dos corpos que as emitem e se atravessam ou não a camada de ozônio.
Figura 3: Espectro eletromagnético detalhado
Vejamos então os benefícios de cada um desses tipos de onda, seguindo a ordem expressa na Fig. 3.
Ondas de rádio
As ondas de rádio são usadas para comunicação e transmissão. A sua descoberta e uso mudou a forma como o ser humano se comunicava através de longas distâncias.
Foi um marco também na indústria do entretenimento, com as radionovelas, transmissões de músicas e programas de rádio. No Brasil, a primeira transmissão civil foi feita no ano de 1919, mas os receptores de rádio só foram largamente usados mais tarde, em 1922.
Pode parecer estranho, mas as ondas captadas pela TV também são categorizadas como ondas de rádio. A diferença está na frequência de transmissão.
Os sinais de rádio variam de 540 kHz a 90 MHz, enquanto que os de TV vão de 300 MHz a 2 GHz. Hoje, temos as transmissões por cabos de fibra ótica, que carregam informações na velocidade da luz.
Porém, dispositivos sem fio ainda fazem uso das ondas de rádio. Como modens de internet, laptops, celulares, etc.
Micro-ondas
As micro-ondas também são muito usadas na comunicação, mas para esse fim elas são mais limitadas. É preciso que as torres de transmissão e recepção estejam bem próximas entre si.
Ela é amplamente usada na aviação e na navegação marítima, por sua aplicação aos radares. Radar é uma sigla para “Radio Detection and Ranging”, que significa detecção e localização por ondas de rádio.
Como as micro-ondas possuem menores comprimentos de onda, sofrem menos os efeitos de difração que as ondas de rádio. Por isso, foram usadas em seu lugar.
Outro grande uso para as micro-ondas é o forno de micro-ondas. Ele revolucionou a forma como nós vivemos. Sua aplicação está no aquecimento de alimentos através da interação com as moléculas de água presentes neles.
Elas vibram com a passagem das micro-ondas, ganhando energia que é transformada em energia térmica. Quando são colocadas substâncias não-hidratadas, o processo é parecido, mas com menos eficiência no aquecimento.
Figura 4: Forno de micro-ondas
Há estudos que buscam identificar as interações das micro-ondas e das ondas de rádio em nosso organismo. Embora pareçam inofensivos, existem artigos que a ligam a diversos problemas psicológicos.
Ondas infravermelhas
A próxima da lista é a radiação infravermelha. Você já está bem habituado a ela na sua casa. Sabe o controle remoto? Ele controla sua TV, seu condicionador de ar, seu rádio, etc., fazendo uso de ondas eletromagnéticas na faixa do infravermelho!
Quer fazer o teste? Abra a câmera do seu celular e aponte para o seu controle enquanto aperta nele algum botão. Esse experimento não funciona em todos os celulares. Alguns deles possuem filtros que eliminam a radiação infravermelha, tornando impossível sua captação.
Essa forma de radiação está associada à temperatura do corpo no sentido de que quanto maior sua temperatura, maiores as quantidades de radiação infravermelha emitidas.
Nós também emitimos ondas no infravermelho, devido à nossa temperatura corporal. Não conseguimos enxergar esta radiação, mas criamos ferramentas que são capazes, como os óculos de visão noturna.
Eles intensificam as cores de objetos com altas temperaturas, melhorando a visibilidade à noite.
Figura 5: Óculos de visão infravermelha
Luz visível
Esta faixa de radiação corresponde à região visível aos nossos olhos. São as cores do arco-íris. Cada cor possui uma frequência ou um comprimento de onda que as diferenciam das demais.
Isso fica bem nítido no espectro eletromagnético da Fig. 1. Nele, vemos que o comprimento de onda da luz violeta é de 400 nm, enquanto que o da luz vermelha é de 700 nm.
Essa faixa do espectro nos permite enxergar um mundo visualmente rico. Conseguimos criar sinalizações e diferentes interpretações para cada cor.
Conseguimos criar sinalizações e diferentes interpretações para cada cor. Além disso, temos a possibilidade da arte. Sem essa faixa do espectro, não seria possível contemplar as belas obras de pintores famosos.
Essas ondas são originadas por um processo que envolve a excitação dos elétrons. Quando recebem energia, eles ficam instáveis e buscam retornar ao seu estado inicial.
Nesse retorno, eles liberam energia na forma de luz. Dependendo da quantidade de energia irradiada, teremos cores diferente. Além disso, quanto maior a frequência da radiação, maior sua energia.
Figura 6: Arco-íris
A radiação visível emitida por telas de celular, monitores de computador, televisores, etc., pode ser prejudicial ao nosso sono. Há pesquisas que comprovam a ligação da luz azul com a insônia.
Por isso, é importante reduzir o uso desses aparelhos perto da hora de dormir, ou utilizar filtros de luz noturna. Os softwares de smartphones e computadores mais atuais apresentam a luz noturna, que melhora este quesito.
Radiação ultravioleta
A origem das ondas eletromagnéticas na faixa do ultravioleta é a mesma que a da radiação no visível. Entretanto, a energia irradiada pelo elétron e sua frequência são maiores que a energia e a frequência da luz violeta (daí o nome ultravioleta).
Existem três divisões para essa forma de radiação: A, B e C. Na verdade, existem outras divisões, mas iremos nos ater a essas três.
A radiação ultravioleta A é conhecida como luz negra. Ela é usada na detecção de falsificações de dinheiro ou de obras de arte.
Também tem uso nas cenas de crime, para que sejam descobertas impressões digitais e outros artefatos invisíveis a olho nu. A radiação ultravioleta B é chamada de luz eritematogênica e é responsável pelas queimaduras solares. Por fim, a radiação ultravioleta C tem seu uso na destruição de germes.
Figura 7: Luz negra
Desses três tipos de radiação, o único que não nos é prejudicial é o tipo A. Graças a ele, é possível que nos bronzeemos na praia. Embora nossa camada de ozônio nos proteja de boa parte dos raios UV, parte deles ainda penetra em nossa atmosfera.
Por isso, fora dos horários indicados, há uma forte presença dos raios UVB e UVC, que podem causar manchas e queimaduras de pele. A longo prazo, podem inclusive acarretar no câncer de pele.
Raios-X
Graças à descoberta dessa forma de radiação, houve um grande avanço no campo medicinal. Era possível o estudo mais detalhado do corpo humano e um diagnóstico mais preciso de doenças, principalmente o da tuberculose.
Hoje, é possível tirar radiografias de quaisquer partes do corpo, graças ao tomógrafo, criado no ano de 1972 pelos cientistas Godfrey Hounsfield e Allan Cormack.
Ainda que sejam benéficos na área da saúde, são prejudiciais ao nosso corpo. Isso porque os raios-x são altamente ionizantes (eles carregam grandes quantidades de energia).
Para que você tenha ideia disso, na Fig. 3, os tipos de radiação são organizados em ordem crescente de energia carregada. Quanto mais à esquerda, menor a energia e quanto mais à direita, maior a energia transportada.
Dessa forma, a exposição excessiva aos raios-x pode levar a graves problemas, desde pequenas lesões até o câncer. Por isso, é de vital que sejam tomados os devidos cuidados com o paciente e com o operador da máquina.
Os equipamentos precisam estar muito bem calibrados.
Raios gama
Os raios gama são os mais energéticos desta lista, mais ionizantes que os raios-x. São formados no decaimento de núcleos atômicos de elementos radioativos, ou nas explosões de estrelas em supernovas, ou mesmo nas erupções solares.
Sem a camada de ozônio, estaríamos perdidos! Ela nos protege dos raios gama, raios-x e radiação ultravioleta provenientes de fenômenos astronômicos.
Embora seja uma forma de radiação perigosa de se lidar, ela tem diversos usos, por ser altamente ionizante. Algumas de suas utilidades são:
- esterilização de equipamentos médicos;
- descontaminação de alimentos;
- tratamento de cânceres;
- cirurgias;
- remoção de tumores;
- destruição de bactérias e fungos que destroem livros e documentos antigos.
