A radiação eletromagnética é uma forma de energia que inclui ondas de rádio, micro-ondas, raios X e raios gama, bem como a luz visível.

Os pontos verdes mostram as localizações de 186 explosões de raios gama observadas pelo Large Area Telescope (LAT) no satélite Fermi da NASA durante sua primeira década. Algumas rajadas notáveis ??são destacadas e rotuladas. Antecedentes: Construído a partir de nove anos de dados LAT, este mapa mostra como o céu de raios gama aparece em energias acima de 10 bilhões de elétron-volts. O plano da nossa Via Láctea percorre o meio da trama. Cores mais brilhantes indicam fontes de raios gama mais brilhantes. Crédito da imagem: Colaboração NASA/DOE/Fermi LAT

A radiação eletromagnética é um tipo de energia que está ao nosso redor e assume muitas formas, como ondas de rádio, micro-ondas, raios X e raios gama. A luz solar também é uma forma de energia eletromagnética, mas a luz visível é apenas uma pequena porção do espectro eletromagnético, que contém uma ampla gama de comprimentos de onda.

QUANDO FOI DESCOBERTO O ELETROMAGNETISMO?

As ondas eletromagnéticas são formadas quando um campo elétrico (mostrado nas setas vermelhas) se acopla com um campo magnético (mostrado nas setas azuis). Os campos magnético e elétrico de uma onda eletromagnética são perpendiculares entre si e à direção da onda. Crédito da imagem: NOAA.

As pessoas sabem sobre eletricidade e magnetismo desde os tempos antigos, mas os conceitos não foram bem compreendidos até o século 19, de acordo com a história do físico Gary Bedrosian, do Rensselaer Polytechnic Institute, em Troy, Nova York. Em 1873, o físico escocês James Clerk Maxwell mostrou que os dois fenômenos estavam conectados e desenvolveu uma teoria unificada do eletromagnetismo. O estudo do eletromagnetismo trata de como as partículas eletricamente carregadas interagem umas com as outras e com os campos magnéticos.

Maxwell desenvolveu um conjunto de fórmulas, chamadas equações de Maxwell, para descrever as diferentes interações de eletricidade e magnetismo. Embora houvesse inicialmente 20 equações, Maxwell mais tarde as simplificou para apenas quatro equações básicas. Em termos simples, essas quatro equações afirmam o seguinte:

1. A força de atração ou repulsão entre cargas elétricas é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.
2. Os polos magnéticos vêm em pares que se atraem e se repelem, assim como as cargas elétricas.
3. Uma corrente elétrica em um fio produz um campo magnético cuja direção depende da direção da corrente.
4. Um campo elétrico em movimento produz um campo magnético e vice-versa.

COMO É CRIADO O ELETROMAGNETISMO?

A radiação eletromagnética é criada quando uma partícula atômica carregada, como um elétron, é acelerada por um campo elétrico, fazendo com que ela se mova. O movimento produz campos elétricos e magnéticos oscilantes, que viajam em ângulos retos entre si, de acordo com um curso online de física e astronomia do PhysLink.com. As ondas têm certas características, dadas como frequência, comprimento de onda ou energia.

Um comprimento de onda é a distância entre dois picos consecutivos de uma onda, de acordo com a University Corporation for Atmospheric Research (UCAR). Esta distância é dada em metros ou frações. Frequência é o número de ondas que se formam em um determinado período de tempo. Geralmente é medido como o número de ciclos de onda por segundo, ou hertz (Hz). Um comprimento de onda curto significa que a frequência será maior porque um ciclo pode passar em um período de tempo menor. Da mesma forma, um comprimento de onda mais longo tem uma frequência mais baixa porque cada ciclo leva mais tempo para ser concluído.

QUAIS SÃO AS PARTES DO ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO?

O espectro eletromagnético, das ondas de frequência mais alta para a mais baixa. O espectro eletromagnético é geralmente dividido em sete regiões, em ordem decrescente de comprimento de onda e crescente de energia e frequência: Ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios X e raios gama. Crédito da imagem: Shutterstock

A radiação eletromagnética abrange uma enorme faixa de comprimentos de onda e frequências. Essa faixa é conhecida como espectro eletromagnético, de acordo com a UCAR. O espectro eletromagnético é geralmente dividido em sete regiões, em ordem decrescente de comprimento de onda e crescente de energia e frequência. As designações comuns são ondas de rádio, micro-ondas, infravermelho (IV), luz visível, luz ultravioleta (UV), raios X e raios gama.

Ondas de rádio

As ondas de rádio estão na faixa mais baixa do espectro eletromagnético, com frequências de até cerca de 30 bilhões de hertz, ou 30 gigahertz (GHz), e comprimentos de onda superiores a cerca de 0,4 polegada (10 milímetros). O rádio é usado principalmente para comunicações, incluindo voz, dados e mídia de entretenimento.

Micro-ondas

Crédito da imagem: Shutterstock

As micro-ondas caem na faixa do espectro eletromagnético entre rádio e IR. Elas têm frequências de cerca de 3 GHz a 30 trilhões de hertz, ou 30 terahertz (THz), e comprimentos de onda de cerca de 0,004 a 0,4 polegada (0,1 a 10 mm). As micro-ondas são usadas para comunicações e radares de alta largura de banda, bem como para uma fonte de calor para fornos de micro-ondas e aplicações industriais.

Infravermelho

O infravermelho está na faixa do espectro eletromagnético entre as micro-ondas e a luz visível. IR tem frequências de cerca de 30 a 400 THz e comprimentos de onda de cerca de 0,00003 a 0,004 polegada (740 nanômetros a 100 micrômetros). A luz infravermelha é invisível aos olhos humanos, mas podemos senti-la como calor se a intensidade for suficiente.

Luz visível

A luz visível é encontrada no meio do espectro eletromagnético, entre IR e UV. Tem frequências de cerca de 400 a 800 THz e comprimentos de onda de cerca de 0,000015 a 0,00003 polegadas (380 a 740 nanômetros). Mais geralmente, a luz visível é definida como os comprimentos de onda que são visíveis para a maioria dos olhos humanos.

Ultravioleta

A luz ultravioleta é a faixa do espectro eletromagnético entre a luz visível e os raios X. Tem frequências de cerca de 8 × 10¹⁴ a 3 x 10¹⁶  Hz e comprimentos de onda de cerca de 0,0000004 a 0,000015 polegada (10 a 380 nanômetros). A luz UV é um componente da luz solar, mas é invisível ao olho humano. Tem inúmeras aplicações médicas e industriais, mas pode danificar tecidos vivos.

Raios X

Crédito da imagem: Shutterstock

Os raios X são classificados em dois tipos: Raios X moles e raios X duros. Os raios X moles compõem a faixa do espectro eletromagnético entre os raios UV e os raios gama. Raios-X moles têm frequências de cerca de 3 × 10¹⁶ a 10¹⁸ Hz e comprimentos de onda de cerca de 4 × 10⁻⁷ a 4 × 10⁻⁸ polegadas (100 picômetros a 10 nanômetros). Os raios X duros ocupam a mesma região do espectro eletromagnético que os raios gama. A única diferença entre eles é sua fonte: Os raios X são produzidos pela aceleração de elétrons, enquanto os raios gama são produzidos por núcleos atômicos.

Raios gama

Os raios gama estão na faixa do espectro acima dos raios X suaves. Os raios gama têm frequências superiores a cerca de 10¹⁸ Hz e comprimentos de onda inferiores a 4 × 10⁻⁹ polegadas (100 picômetros). A radiação gama causa danos aos tecidos vivos, o que a torna útil para matar células cancerígenas quando aplicada em doses cuidadosamente medidas em pequenas regiões. A exposição descontrolada, no entanto, é extremamente perigosa para os seres humanos.

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RECURSOS ADICIONAIS

• Explore ainda mais o espectro eletromagnético com esta página interativa da NASA.
• Converta entre comprimento de onda e frequência e aprenda o tamanho de diferentes ondas eletromagnéticas com esta calculadora da HyperPhysics, um site hospedado pela Georgia State University.
• Leia on-line o inovador tratado de 1873 de James Clerk Maxwell sobre eletricidade e magnetismo.

BIBLIOGRAFIA

• Sutter, P. (2021, 29 de setembro). Quem foi James Clerk Maxwell? O maior físico que você provavelmente nunca ouviu falar. Space.com. https://www.space.com/who-was-james-clerk-maxwell-physicist  
• University Corporation for Atmospheric Research, Center for Science Education. (2017). Espectro eletromagnético (EM). https://scied.ucar.edu/learning-zone/atmosphere/electromagnetic-spectrum  
• University Corporation for Atmospheric Research, Center for Science Education. (2018). Comprimento de onda. https://scied.ucar.edu/learning-zone/atmosphere/wavelength 
• Walorski, P. (sd). Por que os elétrons irradiam energia eletromagnética quando são acelerados? PhysLink.com. Recuperado em 17 de março de 2022, de https://www.physlink.com/education/askexperts/ae436.cfm

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Referência:

LUCAS, Jim; MANN, Adam. What is electromagnetic radiation? Live Science, 22, mar. 2022. Disponível em: <https://www.livescience.com/38169-electromagnetism.html>. Acesso em: 26, mar. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.