O Espectro Eletromagnético
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Nas lições anteriores, aprendemos sobre ondas e suas propriedades básicas, incluindo as ondas eletromagnéticas muito intrigantes . As ondas EM se originam da vibração de partículas carregadas e podem viajar sem um meio. O espectro eletromagnético descreve a vasta gama de frequências, desde as ondas de rádio de frequência mais baixa até os raios gama de frequência mais alta. Agora que temos uma ideia de como o espectro EM funciona, precisamos dar uma olhada em cada região separada. Vamos começar com as ondas de rádio e subir no espectro.
Rádio, micro-ondas e infravermelho
As ondas de frequência mais baixas em nosso espectro EM são as ondas de rádio . Estas são as ondas que as estações de rádio e televisão usam para transmitir dados. Ao excitar os elétrons em uma antena condutora, essas estações criam ondas de rádio que podem ser recebidas por outros dispositivos. Os dados são criados modulando os parâmetros das oscilações; por exemplo, alterando a amplitude e o comprimento de onda. As ondas de rádio têm os comprimentos de onda mais longos, variando de cerca de um milímetro a centenas de metros.
Depois das ondas de rádio, vêm as microondas . Essas, é claro, são as ondas usadas para aquecer sua comida em um forno de micro-ondas. Eles fazem isso girando as moléculas dentro da comida, o que aumenta sua energia térmica. Ao contrário dos fornos normais, os fornos de micro-ondas não transferem calor para a comida. Eles aquecem o alimento diretamente ao excitar as moléculas. As microondas também são usadas na tecnologia wi-fi, mas apenas em baixas intensidades.
A radiação infravermelha é a próxima região no espectro eletromagnético. Chamamos isso de infravermelho porque está logo "abaixo" da parte vermelha do espectro visível. Ele abrange frequências de cerca de 300 gigahertz a cerca de 400 terahertz. Isso é o mesmo que uma faixa de comprimentos de onda de um milímetro a 750 nanômetros. A radiação infravermelha é emitida por coisas que são quentes ou quentes, incluindo animais e pessoas. Podemos ver a radiação na faixa do infravermelho apenas usando tecnologia especial.
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Freqüentemente, usamos a fotografia infravermelha para capturar imagens térmicas no escuro. Alguns animais podem ver na faixa do infravermelho, o que lhes permite localizar suas presas com precisão. Por exemplo, uma cobra pode usar a visão infravermelha para localizar um rato quente escondido em um campo gramado. Os mosquitos podem ver literalmente as partes quentes de sua pele. Isso os ajuda a escolher os melhores lugares para sugar seu sangue!
Luz Visível e Sobreposição de Região
A região das ondas de luz visível é muito pequena em comparação com a maioria das outras regiões. Esta parte do espectro é definida como a faixa de frequências de luz à qual o olho humano é mais sensível. A luz visível varia de cerca de 760 a 380 nanômetros. Na extremidade de baixa frequência, percebemos a luz vermelha. Todo o espectro de cores visíveis se estende por essa faixa até chegarmos à outra extremidade, que vemos como violeta. Falaremos mais sobre as cores da luz em outra lição, então não vamos nos preocupar com os parâmetros exatos agora.
Este é provavelmente um bom momento para apontar que as regiões do espectro EM se sobrepõem um pouco. Por exemplo, algumas das ondas infravermelhas de baixa frequência também podem ser consideradas microondas, enquanto algumas das ondas infravermelhas mais altas se sobrepõem à faixa de luz visível. Assim como as cores verde e azul se misturam no espectro de luz visível, as faixas de cada tipo de onda se misturam no espectro eletromagnético.
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Os cientistas geralmente classificam as ondas com base em como sua radiação afeta a matéria. Por exemplo, microondas fazem as moléculas girarem, enquanto a radiação infravermelha faz as moléculas vibrarem. Na sobreposição entre microondas e infravermelho, você pode ver propriedades de ambos. Mas não vamos nos preocupar com os efeitos moleculares das ondas EM agora. Primeiro precisamos ter certeza de que conhecemos o resto do espectro EM.
Ultravioleta, Raios-X e Raios Gama
Depois da faixa de luz visível, vem a luz ultravioleta . Ultravioleta também é chamado de radiação UV. Você provavelmente está mais familiarizado com os raios ultravioleta como fonte de queimaduras solares e outros danos à pele que resultam da exposição ao sol. A maioria dos raios ultravioleta do sol são absorvidos pelos gases da atmosfera terrestre. Mas a radiação ultravioleta que passa pode entrar em nossas células da pele e quebrar as ligações químicas no DNA. Danos ao DNA geralmente resultam em mutações, que podem levar a problemas sérios como câncer de pele.
Os raios X vêm após a radiação UV. Os raios X são realmente interessantes porque podem passar por substâncias de uma forma que nos permite usá-los para diagnóstico por imagem. Se você já fez um 'raio-X' no consultório médico, sabe como é. Os filmes de raios X que os médicos observam são, na verdade, chamados de radiografias. Não podemos ver os raios X com nossos olhos, mas podemos usá-los para criar imagens do interior das estruturas. Os raios X passam facilmente pelos tecidos moles, mas não tão bem pelos ossos. Observando como os raios X passam pelos diferentes tecidos do corpo, o médico pode ter uma ideia do que está acontecendo por dentro e, com sorte, informar se você tem um osso quebrado.
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A última região do espectro eletromagnético são os raios gama . As ondas que vivem na seção de raios gama têm as frequências mais altas e os menores comprimentos de onda de todas as ondas EM. Na verdade, não há limite inferior para o comprimento de onda de um raio gama. Alguns têm comprimentos de onda menores que um átomo! Os raios gama são emitidos naturalmente por coisas em decomposição radioativa. Como os raios gama causam danos às células e ao DNA, os cientistas devem ter muito cuidado ao produzi-los. Mas usamos raios gama para esterilizar alimentos e equipamentos médicos usando um processo chamado 'irradiação'. Também usamos raios gama para fazer exames PET para diagnóstico por imagem e para terapia de radiação no tratamento do câncer.
Resumo da lição
Raios gama, luz visível e ondas de rádio são todas formas de ondas eletromagnéticas. O espectro eletromagnético começa com as ondas de rádio de frequência mais baixa, depois sobe em frequência e desce em comprimento de onda. Depois das ondas de rádio, vêm as microondas, seguidas da radiação infravermelha e da luz visível. A faixa de luz visível está bem no meio do espectro EM.
Movendo-nos em direção à extremidade oposta, temos ondas ultravioleta e raios X, e terminamos com os raios gama de frequência mais alta. Enquanto os cientistas dividem o espectro nos grupos que descrevemos, tenha em mente que os grupos se sobrepõem, de modo que todas as regiões do espectro se misturam em seus limites.
Resultados de Aprendizagem
Depois de assistir a esta lição, você será capaz de:
- Liste as sete regiões de ondas no espectro eletromagnético em ordem da frequência mais baixa para a mais alta
- Descreva as propriedades de cada tipo de onda