Onda

As ondas eletromagnéticas são uma combinação de um campo elétrico e de um campo magnético que se propagam através do espaço transportando energia. A luz visível é cobre apenas uma pequena parte do espectro de radiação eletromagnética possível. O conceito de ondas eletromagnéticas foi postulado por James Clerk Maxwell e confirmado experimentalmente por Heinrich Hertz. Uma de suas principais aplicações é a radiotransmissão.

Índice 1 Radiação eletromagnética 1.1 Ondas Eletromagnéticas 1.1.1 Propriedades 1.1.2 Modelo de onda 1.1.3 Modelo de partículas 2 Espectro Eletromagnético 3 Interação da radiação com a matéria 3.1 O Efeito Kerr 3.2 O Efeito Pockels 3.3 Efeitos biológicos 4 Aplicações tecnológicas 5 bibliográfia 6 Ligações externas

[editar] Radiação eletromagnética

A radiação eletromagnética são ondas que se auto-propagam pelo espaço, as quais podem ser percebidas pelo olho humano como luz. A radiação eletromagnética compõe-se de um campo elétrico e um magnético, que oscilam perpendicularmente um ao outro e à direção da propagação de energia. A radiação eletromagnética é classificada de acordo com a freqüência da onda, que em ordem crescente da duração da onda são: ondas de rádios, microondas, radiação terahertz (Raios T), radiação infravermelha, luz visível, radiação ultravioleta, Raios-X e Radiação Gama.

[editar] Ondas Eletromagnéticas

As ondas eletromagnéticas primeiramente foram “vistas” por James Clerk Maxwell e depois confirmadas por Heinrich Hertz. Maxwell notou as ondas a partir equações de eletricidade e magnetismo, revelando sua natureza e sua simetria. Como a equação da velocidade da radiação eletromagnética combinava com a equação da velocidade da luz, Maxwell concluiu que a luz em si é uma onda eletromagnética.

De acordo com as equações de Maxwell, a variação de um campo elétrico gera um campo magnético e vice-versa. Então, como uma oscilação no campo elétrico gera uma oscilação no campo magnético, o campo magnético também gera uma oscilação no campo elétrico, essa forma de oscilação de campos gera a onda eletromagnética.

[editar] Propriedades

Os campos elétrico e magnético obedecem aos princípios da superposição, sendo assim, seus vetores se cruzam e criam os fenômenos da refração e da difração. Uma onda eletromagnética pode interagir com a matéria e, em particular, perturbar átomos e moléculas que as absorvem, podendo os mesmos emitir ondas em outra parte do espectro. Também, como qualquer fenômeno ondulatório, as ondas eletromagnéticas podem interferir entre si. Sendo a luz uma oscilação, ela não é afetada pela estática elétrica ou campos magnéticos de uma outra onda eletromagnética no vácuo. Em um meio não linear como um cristal, por exemplo, interferências podem acontecer e causar o efeito Faraday, em que a onda pode ser dividida em duas partes com velocidades diferentes. Na refração, uma onda transitando de um meio para outro de densidade diferente, tem alteradas sua velocidade e direção (caso essa não seja perpendicular à superfície) ao entrar no novo meio. A relação entre os índices de refração dos dois meios determina a escala de refração medida pela lei de Snell (n1.sen i = n2.sen r , i = incidência, r = refração). A luz se dispersa em um espectro visível porque a luz é refletida por um prisma por causa da refração. As características das ondas eletromagnéticas demonstram as propriedades de partículas e da onda ao mesmo tempo, e se destacam mais quando a onda é mais prolongada.

[editar] Modelo de onda

Um importante aspecto da natureza da luz é a freqüência. A freqüência de uma onda é sua taxa de oscilação e é medida em hertz, a unidade SI (Sistema Internacional) de freqüência, onde um hertz é igual a uma oscilação por segundo. A Luz normalmente tem um espectro de freqüências que somados juntos formam a onda resultante. Diferentes freqüências formam diferentes ângulos de refração. Uma onda consiste nos sucessivos baixos e altos e a distância entre dois pontos altos ou baixos é chamado de comprimento de onda. Ondas eletromagnéticas variam de acordo com o tamanho, de ondas de tamanhos de prédios a ondas gama pequenas menores que um núcleo de um átomo. A freqüência é inversamente proporcional ao comprimento da onda, de acordo com a equação:

onde v é a velocidade da onda, f é a freqüência e λ (lambda) é o comprimento da onda. Na passagem de um meio material para o outro, a velocidade da onda muda mas a freqüência permanece constante. A interferência acontece quando duas ou mais ondas resultam em um novo padrão de ondas. Se os campos tiverem os componentes nas mesmas direções, uma onda “coopera” com a outra, porém se estiverem em posições opostas há uma grande interferência.

[editar] Modelo de partículas

Um feixe luminoso é composto por pacotes discretos de energia, caracterizados por serem consistidos em partículas denominadas de fótons. A freqüência da onda é proporcional à magnitude da energia da partícula. Como os fótons são emitidos e absorvidos por partículas, eles atuam como transportadores de energia. A energia contida em um fóton é calculada pelo equação de Planck:

onde E é a energia, h é a constante de Planck, e f é a freqüência. Se um fóton for absorvido por um átomo, ele excita um elétron, elevando-o a um alto nível de energia. Se o nível de energia é suficiente, ele pula para outro nível maior de energia, ele pode escapar da atração do núcleo e ser liberado em um processo conhecido como fotoionização. Um elétron que descer ao nível de energia menor emite um fóton de luz igual a diferença de energia, como os níveis de energia em um átomo são discretos, cada elemento tem suas próprias características de emissão e absorção.

[editar] Espectro Eletromagnético

Espectro Eletromagnético é classificado normalmente pelo comprimento da onda, como as ondas de rádio, as microondas, a radiação infravermelha, a luz visível, os raios ultravioleta, os raios X, até a radiação gama. O comportamento da onda eletromagnética depende do seu comprimento de onda. Freqüências altas são curtas, e freqüências baixas são longas. Quando uma onda interage com uma única partícula ou molécula, seu comportamento depende da quantidade de fótons por ela carregada. Através da técnica denomida de Espectroscopia óptica, é possível obter-se informações sobre uma faixa visível mais larga do que a visão normal. Um laboratório comum possui um espectroscópio pode detectar comprimentos de onde de 2nm a 2500nm. Essas informações detalhadas podem informar propriedades físicas dos objetos, gases e até mesmo estrelas. Por exemplo, um átomo de hidrogênio emite ondas em comprimentos de 21,12 cm. A luz propriamente dita corresponde à faixa que é detectada pelo olho humano, entre 400nm a 700nm (um nanometro vale 1,0×10−9 metros). As ondas de rádio são formadas de uma combinação de amplitude, freqüência e fase da onda com a banda da freqüência.

[editar] Interação da radiação com a matéria

[editar] O Efeito Kerr

Artigo Principal: Efeito Kerr

[editar] O Efeito Pockels

Artigo Principal: Efeito Pockels

[editar] Efeitos biológicos

[editar] Aplicações tecnológicas

Entre inúmeras aplicações destacam-se o rádio, a televisão, radares, os sistemas de comunicação sem fio (telefonia celular e comunicação wi-fi), os sistemas de comunicação baseados em fibras ópticas e fornos de microondas.

[editar] bibliográfia

• John David Jackson,

"Classical Electrodynamics" (1998)

[editar] Ligações externas

Site com uma boa introdução às ondas eletromagnéticas

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