24.3: O espectro eletromagnético

Objetivos de

Ao final desta seção, você poderá:

• Liste três “regras básicas” que se aplicam às diferentes frequências ao longo do espectro eletromagnético.
• Explique por que quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda de uma onda eletromagnética.
• Desenhe um espectro eletromagnético simplificado, indicando as posições relativas, frequências e espaçamentos dos diferentes tipos de bandas de radiação.
• Liste e explique os diferentes métodos pelos quais as ondas eletromagnéticas são produzidas em todo o espectro.

Neste módulo, examinamos como as ondas eletromagnéticas são classificadas em categorias como rádio, infravermelho, ultravioleta e assim por diante, para que possamos entender algumas de suas semelhanças e algumas de suas diferenças. Também descobriremos que há muitas conexões com tópicos discutidos anteriormente, como comprimento de onda e ressonância. Uma breve visão geral da produção e utilização de ondas eletromagnéticas é encontrada na Tabela\(\PageIndex{1}\).

Tabela\(\PageIndex{1}\): Onda eletromagnética

Tipo de onda EM	Produção	Aplicações	Aspecto das ciências da	Problemas
Rádio e TV	Cargas de aceleração	Controles remotos de comunicações	RESSONÂNCIA MAGNÉTICA	Requer controles para uso da banda
Microondas	Cargas aceleradas e agitação térmica	Fornos de comunicação Radar	Aquecimento profundo	Uso do telefone celular
Infravermelho	Agitações térmicas e transições eletrônicas	Aquecimento por imagem térmica	Absorvido pela atmosfera	Efeito estufa
Luz visível	Agitações térmicas e transições eletrônicas	Tudo difundido	Fotossíntese Visão humana
Ultravioleta	Agitações térmicas e transições eletrônicas	Controle do câncer de esterilização	Produção de vitamina D	Depleção de ozônio Causando câncer
Raios-X	Transições eletrônicas internas e colisões rápidas	Segurança médica	Diagnóstico médico Tratamento do câncer	Causa câncer
Raios gama	Decadência nuclear	Segurança da medicina nuclear	Diagnóstico médico Tratamento do câncer	Câncer causando danos por radiação

Onda

Existem muitos tipos de ondas, como ondas de água e até terremotos. Entre os muitos atributos compartilhados das ondas estão a velocidade de propagação, a frequência e o comprimento de onda. Eles estão sempre relacionados pela expressão\(v w = f \lambda\). Este módulo se concentra em ondas EM, mas outros módulos contêm exemplos de todas essas características para ondas sonoras e partículas submicroscópicas.

Conforme observado anteriormente, uma onda eletromagnética tem uma frequência e um comprimento de onda associados a ela e viaja na velocidade da luz, ou\(c\). A relação entre essas características da onda pode ser descrita por\(vw = f \lambda\), onde\(vw\) está a velocidade de propagação da onda,\(f\) é a frequência e\(\lambda\) é o comprimento de onda. Aqui\(vw = c\), para que, para todas as ondas eletromagnéticas,

\[c = f\lambda . \label{24.4.1} \]

Assim, para todas as ondas eletromagnéticas, quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda.

A figura\(\PageIndex{1}\) mostra como os vários tipos de ondas eletromagnéticas são categorizados de acordo com seus comprimentos de onda e frequências — ou seja, mostra o espectro eletromagnético. Muitas das características dos vários tipos de ondas eletromagnéticas estão relacionadas às suas frequências e comprimentos de onda, como veremos.

Figura\(\PageIndex{1}\): O espectro eletromagnético, mostrando as principais categorias de ondas eletromagnéticas. A faixa de frequências e comprimentos de onda é notável. A linha divisória entre algumas categorias é distinta, enquanto outras se sobrepõem.

ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO: REGRAS PRÁTICAS

As três regras que se aplicam às ondas eletromagnéticas em geral são as seguintes:

• As ondas eletromagnéticas de alta frequência são mais energéticas e mais capazes de penetrar do que as ondas de baixa frequência.
• Ondas eletromagnéticas de alta frequência podem transportar mais informações por unidade de tempo do que ondas de baixa frequência.
• Quanto menor o comprimento de onda de qualquer onda eletromagnética que sonda um material, menores são os detalhes que é possível resolver.

Observe que há exceções a essas regras básicas.

Transmissão, reflexão e absorção

O que acontece quando uma onda eletromagnética colide com um material? Se o material for transparente para a frequência específica, a onda poderá ser transmitida em grande parte. Se o material for opaco à frequência, a onda poderá ser totalmente refletida. A onda também pode ser absorvida pelo material, indicando que há alguma interação entre a onda e o material, como a agitação térmica das moléculas.

É claro que é possível ter transmissão, reflexão e absorção parciais. Normalmente associamos essas propriedades à luz visível, mas elas se aplicam a todas as ondas eletromagnéticas. O que não é óbvio é que algo transparente à luz pode ser opaco em outras frequências. Por exemplo, o vidro comum é transparente à luz visível, mas amplamente opaco à radiação ultravioleta. A pele humana é opaca à luz visível — não podemos ver através das pessoas — mas transparente aos raios X.

Ondas de rádio e TV

A ampla categoria de ondas de rádio é definida para conter qualquer onda eletromagnética produzida por correntes em fios e circuitos. Seu nome deriva de seu uso mais comum como portador de informações de áudio (ou seja, rádio). O nome é aplicado a ondas eletromagnéticas de frequências similares, independentemente da fonte. As ondas de rádio do espaço sideral, por exemplo, não vêm de estações de rádio alienígenas. Eles são criados por muitos fenômenos astronômicos e seu estudo revelou muito sobre a natureza nas maiores escalas.

Existem muitos usos para ondas de rádio e, portanto, a categoria é dividida em várias subcategorias, incluindo microondas e aquelas ondas eletromagnéticas usadas para rádio AM e FM, telefones celulares e TV.

As frequências de rádio mais baixas comumente encontradas são produzidas por linhas de transmissão de energia CA de alta tensão em frequências de 50 ou 60 Hz. (Figura\(\PageIndex{2}\)). Essas ondas eletromagnéticas de comprimento de onda extremamente longo (cerca de 6000 km!) são um meio de perda de energia na transmissão de energia de longa distância.

Figura\(\PageIndex{2}\): Esta linha de tração de alta tensão que vai até a subestação ferroviária de Eutingen, na Alemanha, irradia ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda muito longos. (crédito: Zonk43, Wikimedia Commons)

Há uma controvérsia contínua sobre os possíveis riscos à saúde associados à exposição a esses campos eletromagnéticos (\(E\)campos). Algumas pessoas suspeitam que morar perto dessas linhas de transmissão pode causar uma variedade de doenças, incluindo câncer. Mas os dados demográficos são inconclusivos ou simplesmente não apoiam a teoria do risco. Relatórios recentes que analisaram muitos estudos epidemiológicos europeus e americanos não encontraram aumento no risco de câncer devido à exposição a\(E\) campos.

Ondas de rádio de frequência extremamente baixa (ELF) de cerca de 1 kHz são usadas para se comunicar com submarinos submersos. A capacidade das ondas de rádio de penetrar na água salgada está relacionada ao seu comprimento de onda (muito parecido com o ultrassom que penetra no tecido) - quanto maior o comprimento de onda, mais elas penetram. Como a água salgada é um bom condutor, as ondas de rádio são fortemente absorvidas por ela e são necessários comprimentos de onda muito longos para alcançar um submarino sob a superfície. (Figura\(\PageIndex{3}\)).

Figura\(\PageIndex{3}\): Ondas de rádio de comprimento de onda muito longo são necessárias para alcançar este submarino, exigindo sinais de frequência extremamente baixa (ELF). Comprimentos de onda mais curtos não penetram em nenhuma profundidade significativa.

As ondas de rádio AM são usadas para transmitir sinais de rádio comerciais na faixa de frequência de 540 a 1600 kHz. A abreviatura AM significa modulação de amplitude, que é o método para colocar informações sobre essas ondas (Figura\(\PageIndex{4}\)). Uma onda portadora com a frequência básica da estação de rádio, digamos 1530 kHz, é variada ou modulada em amplitude por um sinal de áudio. A onda resultante tem uma frequência constante, mas uma amplitude variável.

Um receptor de rádio sintonizado para ter a mesma frequência de ressonância da onda portadora pode captar o sinal, enquanto rejeita as muitas outras frequências que colidem com sua antena. O circuito do receptor foi projetado para responder às variações na amplitude da onda portadora para replicar o sinal de áudio original. Esse sinal de áudio é amplificado para acionar um alto-falante ou talvez para ser gravado.

Figura\(\PageIndex{4}\): Modulação de amplitude para rádio AM. (a) Uma onda portadora na frequência básica da estação. (b) Um sinal de áudio em frequências audíveis muito mais baixas. (c) A amplitude da portadora é modulada pelo sinal de áudio sem alterar sua frequência básica.

Ondas de rádio FM

As ondas de rádio FM também são usadas para transmissão comercial de rádio, mas na faixa de frequência de 88 a 108 MHz. FM significa modulação de frequência, outro método de transporte de informações (Figura\(\PageIndex{5}\)). Aqui, uma onda portadora com a frequência básica da estação de rádio, talvez 105,1 MHz, é modulada em frequência pelo sinal de áudio, produzindo uma onda de amplitude constante, mas com frequência variável.

Figura\(\PageIndex{5}\): Modulação de frequência para rádio FM. (a) Uma onda portadora na frequência básica da estação. (b) Um sinal de áudio em frequências audíveis muito mais baixas. (c) A frequência da portadora é modulada pelo sinal de áudio sem alterar sua amplitude.

Como as frequências audíveis variam de até 20 kHz (ou 0,020 MHz) no máximo, a frequência da onda de rádio FM pode variar da operadora em até 0,020 MHz. Assim, as frequências portadoras de duas estações de rádio diferentes não podem estar mais próximas do que 0,020 MHz. Um receptor FM é sintonizado para ressoar na frequência portadora e tem um circuito que responde às variações na frequência, reproduzindo as informações de áudio.

O rádio FM está inerentemente menos sujeito ao ruído de fontes de rádio dispersas do que o rádio AM. O motivo é que as amplitudes das ondas aumentam. Portanto, um receptor AM interpretaria o ruído adicionado à amplitude de sua onda portadora como parte das informações. Um receptor FM pode ser feito para rejeitar amplitudes diferentes das da onda portadora básica e procurar apenas variações na frequência. Portanto, é mais fácil rejeitar o ruído do FM, pois o ruído produz uma variação na amplitude.

A televisão também é transmitida por ondas eletromagnéticas. Como as ondas devem conter uma grande quantidade de informações visuais e de áudio, cada canal requer uma faixa maior de frequências do que a simples transmissão de rádio. Os canais de TV utilizam frequências na faixa de 54 a 88 MHz e 174 a 222 MHz. (Toda a banda de rádio FM está entre os canais 88 MHz e 174 MHz.) Esses canais de TV são chamados de VHF (para frequência muito alta). Outros canais chamados UHF (para frequência ultra-alta) utilizam uma faixa de frequência ainda maior de 470 a 1000 MHz.

O sinal de vídeo da TV é AM, enquanto o áudio da TV é FM. Observe que essas frequências são de transmissão gratuita com o usuário utilizando uma antena de teto antiquada. As antenas parabólicas e a transmissão por cabo da TV ocorrem em frequências significativamente mais altas e estão evoluindo rapidamente com o uso do formato de alta definição ou HD.

Exemplo\(\PageIndex{1}\): Calculating Wavelengths of Radio Waves:

Calcule os comprimentos de onda de um sinal de rádio AM de 1530 kHz, um sinal de rádio FM de 105,1 MHz e um sinal de telefone celular de 1,90 GHz.

Estratégia

A relação entre comprimento de onda e frequência é\(c = f \lambda\), onde\(c = 3.00 \times 10^{8} m/s\) está a velocidade da luz (a velocidade da luz é apenas um pouco menor no ar do que no vácuo). Podemos reorganizar essa equação para encontrar o comprimento de onda para todas as três frequências.

Solução

Reorganizar dá\[\lambda = \frac{c}{f}.\]

1. Para o sinal de rádio\(f = 1530 kHz\) AM, então,\[\lambda = \frac{3.00 \times 10^{8} m/s}{1530 \times 10^{3} cycles/s}\]\[= 196 m.\]
2. Para o sinal de rádio\(f = 105.1 MHz\) AM, então,\[\lambda = \frac{3.00 \times 10^{8} m/s}{105.1 \times 10^{6} cycles/s}\]\[= 2.85 m.\]
3. Para o sinal de rádio\(f = 1.90 GHz\) AM, então,\[\lambda = \frac{3.00 \times 10^{8} m/s}{1.90 \times 10^{9} cycles/s}\]\[= 0.158 m.\]

Discussão

Esses comprimentos de onda são consistentes com o espectro na Figura\(\PageIndex{1}\). Os comprimentos de onda também estão relacionados a outras propriedades dessas ondas eletromagnéticas, como veremos.

Os comprimentos de onda encontrados no exemplo anterior são representativos de AM, FM e telefones celulares e são responsáveis por algumas das diferenças em como eles são transmitidos e quão bem viajam. O comprimento mais eficiente para uma antena linear, como discutido em 24.3\(\lambda / 2\), é metade do comprimento de onda da onda eletromagnética. Portanto, é necessária uma antena muito grande para transmitir com eficiência o rádio AM típico com seus comprimentos de onda portadores da ordem de centenas de metros.

Um benefício desses longos comprimentos de onda AM é que eles podem ultrapassar e contornar obstáculos bastante grandes (como edifícios e colinas), assim como as ondas do mar podem contornar grandes rochas. FM e TV são melhor recebidos quando há uma linha de visão entre a antena de transmissão e o receptor, e geralmente são enviados de estruturas muito altas. As antenas FM, de TV e de telefones celulares em si são muito menores do que as usadas para AM, mas são elevadas para atingir uma linha de visão desobstruída (Figura\(\PageIndex{6}\)).

Figura\(\PageIndex{6}\): (a) Uma torre grande é usada para transmitir sinais de TV. As antenas reais são pequenas estruturas no topo da torre — elas são colocadas em grandes alturas para ter uma linha de visão clara sobre uma grande área de transmissão. (crédito: Ozizo, Wikimedia Commons) (b) A torre de telefonia móvel NTT Dokomo na cidade de Tokorozawa, Japão. (crédito: tokoroten, Wikimedia Commons)

Interferência de ondas de rádio

Astrônomos e astrofísicos coletam sinais do espaço sideral usando ondas eletromagnéticas. Um problema comum para astrofísicos é a “poluição” da radiação eletromagnética que permeia nosso entorno pelos sistemas de comunicação em geral. Até mesmo dispositivos do dia a dia, como as chaves do nosso carro, que têm a facilidade de trancar as portas do carro remotamente e de ligar e desligar as TVs usando controles remotos, envolvem frequências de ondas de rádio. Para evitar interferência entre todos esses sinais eletromagnéticos, regulamentações rígidas são elaboradas para que diferentes organizações utilizem diferentes bandas de radiofrequência.

Um dos motivos pelos quais às vezes somos solicitados a desligar nossos telefones celulares (operando na faixa de 1,9 GHz) em aviões e hospitais é que equipamentos médicos ou de comunicação importantes geralmente usam frequências de rádio semelhantes e sua operação pode ser afetada pelas frequências usadas nos dispositivos de comunicação.

Por exemplo, as ondas de rádio usadas na ressonância magnética (MRI) têm frequências da ordem de 100 MHz, embora isso varie significativamente dependendo da intensidade do campo magnético usado e do tipo nuclear que está sendo escaneado. A ressonância magnética é uma importante ferramenta de pesquisa e imagem médica, produzindo imagens bidimensionais e tridimensionais altamente detalhadas. As ondas de rádio são transmitidas, absorvidas e reemitidas em um processo de ressonância sensível à densidade dos núcleos (geralmente prótons ou núcleos de hidrogênio).

O comprimento de onda das ondas de rádio de 100 MHz é de 3 m, mas usando a sensibilidade da frequência de ressonância à intensidade do campo magnético, detalhes menores que um milímetro podem ser visualizados. Esse é um bom exemplo de exceção a uma regra prática (nesse caso, a rubrica que detalha detalhes muito menores do que o comprimento de onda da sonda não pode ser detectada). A intensidade das ondas de rádio usadas na ressonância magnética apresenta pouco ou nenhum risco para a saúde humana.

Microondas

As microondas são as ondas eletromagnéticas de maior frequência que podem ser produzidas por correntes em circuitos e dispositivos macroscópicos. As frequências de microondas variam de aproximadamente\(10^{9} Hz\) até a mais alta\(LC\) ressonância prática, quase\(10^{12} Hz\). Como eles têm altas frequências, seus comprimentos de onda são curtos em comparação com os de outras ondas de rádio — daí o nome “microondas”.

As microondas também podem ser produzidas por átomos e moléculas. Eles são, por exemplo, um componente da radiação eletromagnética gerada pela agitação térmica. O movimento térmico de átomos e moléculas em qualquer objeto a uma temperatura acima do zero absoluto faz com que eles emitam e absorvam radiação.

Como é possível transportar mais informações por unidade de tempo em altas frequências, as microondas são bastante adequadas para comunicações. A maioria das informações transmitidas por satélite é transmitida por microondas, assim como as transmissões terrestres de longa distância. É necessária uma linha de visão clara entre o transmissor e o receptor devido aos curtos comprimentos de onda envolvidos.

O radar é uma aplicação comum de microondas que foi desenvolvida pela primeira vez na Segunda Guerra Mundial. Ao detectar e cronometrar ecos de microondas, os sistemas de radar podem determinar a distância até objetos tão diversos quanto nuvens e aeronaves. Uma mudança Doppler no eco do radar pode ser usada para determinar a velocidade de um carro ou a intensidade de uma tempestade. Sistemas de radar sofisticados são usados para mapear a Terra e outros planetas, com uma resolução limitada pelo comprimento de onda. (Figura\(\PageIndex{7}\)). Quanto menor o comprimento de onda de qualquer sonda, menores são os detalhes que é possível observar.

Figura\(\PageIndex{7}\): Uma imagem de Sif Mons com fluxos de lava em Vênus, com base nos dados do radar de abertura sintética de Magalhães combinados com a altimetria do radar para produzir um mapa tridimensional da superfície. A atmosfera venusiana é opaca à luz visível, mas não às microondas que foram usadas para criar essa imagem. (crédito: NSSDC, NASA/JPL)

Aquecimento com microondas

Como o onipresente forno de microondas produz micro-ondas eletronicamente e por que os alimentos as absorvem preferencialmente? As microondas com uma frequência de 2,45 GHz são produzidas pela aceleração de elétrons. As microondas são então usadas para induzir um campo elétrico alternado no forno.

A água e alguns outros constituintes dos alimentos têm uma carga ligeiramente negativa em uma extremidade e uma carga levemente positiva em uma extremidade (chamadas moléculas polares). A faixa de frequências de microondas é especialmente selecionada para que as moléculas polares, ao tentarem se orientar com o campo elétrico, absorvam essas energias e aumentem suas temperaturas — o chamado aquecimento dielétrico.

A energia assim absorvida resulta em agitação térmica aquecendo os alimentos e não a placa, que não contém água. Os pontos quentes na comida estão relacionados a padrões de interferência construtivos e destrutivos. Antenas giratórias e mesas giratórias de alimentos ajudam a espalhar os pontos quentes.

Outro uso de microondas para aquecimento é dentro do corpo humano. As microondas penetram mais do que comprimentos de onda mais curtos no tecido e, portanto, podem realizar “aquecimento profundo” (chamado de diatermia por microondas). Isso é usado para tratar dores musculares, espasmos, tendinites e artrite reumatóide.

FAZENDO CONEXÕES: EXPERIMENTO PARA LEVAR PARA CASA - FORNOS DE MICROONDAS

1. Olhe para a porta de um forno de microondas. Descreva a estrutura da porta. Por que há uma grade de metal na porta? Como o tamanho dos orifícios na grade se compara aos comprimentos de onda das microondas usadas nos fornos de microondas? O que é esse comprimento de onda?
2. Coloque um copo de água (cerca de 250 ml) no microondas e aqueça por 30 segundos. Meça o ganho de temperatura (a\(\Delta T\)). Supondo que a potência do forno seja de 1000 W, calcule a eficiência do processo de transferência de calor.
3. Remova a mesa giratória ou a placa móvel e coloque um copo de água em vários lugares ao longo de uma linha paralela à abertura. Aqueça por 30 segundos e meça\(\Delta T\) para cada posição. Você vê casos de interferência destrutiva?

As microondas geradas por átomos e moléculas distantes no tempo e no espaço podem ser recebidas e detectadas por circuitos eletrônicos. O espaço profundo age como um corpo negro com uma temperatura de 2,7 K, irradiando a maior parte de sua energia na faixa de frequência de microondas. Em 1964, Penzias e Wilson detectaram essa radiação e finalmente reconheceram que era a radiação dos restos resfriados do Big Bang.

Radiação infravermelha

As regiões de micro-ondas e infravermelho do espectro eletromagnético se sobrepõem (Figura\(\PageIndex{1}\)). A radiação infravermelha geralmente é produzida pelo movimento térmico e pela vibração e rotação de átomos e moléculas. Transições eletrônicas em átomos e moléculas também podem produzir radiação infravermelha.

A faixa de frequências infravermelhas se estende até o limite inferior da luz visível, logo abaixo do vermelho. Na verdade, infravermelho significa “abaixo do vermelho”. As frequências em seu limite superior são muito altas para serem produzidas pela aceleração de elétrons em circuitos, mas sistemas pequenos, como átomos e moléculas, podem vibrar rápido o suficiente para produzir essas ondas.

As moléculas de água giram e vibram particularmente bem em frequências infravermelhas, emitindo-as e absorvendo-as de forma tão eficiente que a emissividade da pele está\(e = 0.97\) no infravermelho. Os telescópios de visão noturna podem detectar o infravermelho emitido por vários objetos quentes, incluindo humanos, e convertê-lo em luz visível.

Podemos examinar a transferência de calor radiante de uma casa usando uma câmera capaz de detectar radiação infravermelha. Os satélites de reconhecimento podem detectar edifícios, veículos e até mesmo humanos individuais por meio de suas emissões infravermelhas, cuja radiação de energia é proporcional à quarta potência da temperatura absoluta. Mais mundanamente, usamos lâmpadas infravermelhas, algumas das quais são chamadas de aquecedores de quartzo, para nos aquecer preferencialmente porque absorvemos o infravermelho melhor do que o ambiente.

O Sol irradia como um corpo negro quase perfeito (ou seja, tem\(e = 1\)), com uma temperatura superficial de 6000 K. Cerca de metade da energia solar que chega à Terra está na região do infravermelho, com a maior parte do restante na parte visível do espectro e uma quantidade relativamente pequena no ultravioleta. Em média, 50% da energia solar incidente é absorvida pela Terra.

A temperatura relativamente constante da Terra é resultado do balanço energético entre a radiação solar recebida e a energia irradiada da Terra. A maior parte da radiação infravermelha emitida pela Terra é absorvida pela\(CO_{2}\) e\(H_{2}O\) na atmosfera e depois irradiada de volta para a Terra ou para o espaço sideral. Essa radiação de volta à Terra é conhecida como efeito estufa e mantém a temperatura da superfície da Terra cerca de\(40^{\circ}C\) mais alta do que seria se não houvesse absorção. Alguns cientistas pensam que o aumento da concentração\(CO_{2}\) e de outros gases de efeito estufa na atmosfera, resultante do aumento na queima de combustíveis fósseis, aumentou as temperaturas médias globais.

Luz visível

A luz visível é o segmento estreito do espectro eletromagnético ao qual o olho humano normal responde. A luz visível é produzida por vibrações e rotações de átomos e moléculas, bem como por transições eletrônicas dentro de átomos e moléculas. Os receptores ou detectores de luz utilizam amplamente transições eletrônicas. Dizemos que os átomos e moléculas ficam excitados quando absorvem e relaxam quando emitem por meio de transições eletrônicas.

A figura\(\PageIndex{8}\) mostra essa parte do espectro, junto com as cores associadas a determinados comprimentos de onda puros. Geralmente nos referimos à luz visível como tendo comprimentos de onda entre 400 nm e 750 nm. (A retina do olho na verdade responde às frequências ultravioletas mais baixas, mas elas normalmente não chegam à retina porque são absorvidas pela córnea e pelo cristalino do olho.)

A luz vermelha tem as frequências mais baixas e os maiores comprimentos de onda, enquanto a violeta tem as frequências mais altas e os comprimentos de onda mais curtos. A radiação do corpo negro do Sol atinge o pico na parte visível do espectro, mas é mais intensa no vermelho do que no violeta, tornando o Sol com aparência amarelada.

Figura\(\PageIndex{8}\): Uma pequena parte do espectro eletromagnético que inclui seus componentes visíveis. As divisões entre infravermelho, visível e ultravioleta não são perfeitamente distintas, nem entre as sete cores do arco-íris.

Os seres vivos — plantas e animais — evoluíram para utilizar e responder a partes do espectro eletromagnético em que estão incorporados. A luz visível é a mais predominante e apreciamos a beleza da natureza através da luz visível. As plantas são mais seletivas. A fotossíntese usa partes do espectro visível para produzir açúcares.

Exemplo\(\PageIndex{2}\): Integrated Concept Problem: Correcting Vision with Lasers

Durante a correção da visão a laser, uma breve explosão de luz ultravioleta de 193 nm é projetada na córnea de um paciente. Ele forma uma mancha de 0,80 mm de diâmetro e evapora uma camada de córnea\(0.30 \mu m\) espessa. Calcule a energia absorvida, assumindo que o tecido da córnea tem as mesmas propriedades da água; está inicialmente em\(34^{\circ}C\). Suponha que o tecido evaporado saia a uma temperatura de\(100^{\circ} C\).

Estratégia

A energia da luz laser vai para elevar a temperatura do tecido e também para evaporá-lo. Assim, temos duas quantidades de calor para adicionar. Além disso, precisamos encontrar a massa do tecido corneano envolvido.

Solução

Para descobrir o calor necessário para elevar a temperatura do tecido\(100^{\circ}C\), podemos aplicar conceitos de energia térmica. Nós sabemos disso

\[Q = mc \Delta T, \label{24.4.2}\]

onde Q é o calor necessário para elevar a temperatura,\(\Delta T\) é a mudança de temperatura desejada,\(m\) é a massa de tecido a ser aquecida e\(c\) é o calor específico da água igual a 4186 J/kg/K.

Sem conhecer a massa neste\(m\) momento, temos

\[\begin{align*} Q &= m \left( 4186 J/kg/K \right) \left( 100^{\circ} C - 34^{\circ} C \right) \\[5pt] &= m \left(276, 276 J/kg \right) \\[5pt] &= m \left( 276 J/kg \right) . \end{align*}\]

O calor latente de vaporização da água é de 2256 kJ/kg, de modo que a energia necessária para evaporar a massa\(m\) é

\[Q_{v} = mL_{v} = m \left(2256 kJ / kg\right). \nonumber\]

Para encontrar a massa\(m\), usamos a equação\(\rho = m/V\), onde\(\rho\) está a densidade do tecido e\(V\) seu volume. Para este caso,

\[\begin{align*} m &= \rho V \label{24.4.4} \\[5pt] &= \left(1000 kg/m^{3}\right) \left(area \times thickness \left(m^{3}\right)\right)\\[5pt] &= \left( 1000 kg/m^{3} \right) \left( \pi \left(0.80 \times 10^{-3} m \right) ^{2} / 4 \right) \left( 0.30 \times 10^{-6} m \right) \\[5pt] &= 0.151 \times 10^{-9} kg. \end{align*}\]

Portanto, a energia total absorvida pelo tecido do olho é a soma de\(Q\) e\(Q_{v}\):

\[\begin{align*} Q_{tot} &= m \left( c \Delta T + L_{v} \right) \\[5pt] &= \left( 0.151 \times 10^{-9} kg \right) \left( 276 kJ/kg + 2256 kJ/kg \right) \\[5pt] &= 382 \times 10^{-9} kJ. \end{align*}\]

Discussão

Os lasers usados para essa cirurgia ocular são lasers excímeros, cuja luz é bem absorvida pelo tecido biológico. Eles evaporam em vez de queimar o tecido e podem ser usados para trabalhos de precisão. A maioria dos lasers usados para esse tipo de cirurgia ocular tem uma potência média de cerca de um watt. Para nosso exemplo, se assumirmos que cada explosão de laser desse laser pulsado dura 10 ns e há 400 explosões por segundo, então a potência média é

\[Q_{tot} \times 400 = 150\, mW \nonumber\]

A óptica é o estudo do comportamento da luz visível e de outras formas de ondas eletromagnéticas. A óptica se enquadra em duas categorias distintas. Quando a radiação eletromagnética, como a luz visível, interage com objetos grandes em comparação com seu comprimento de onda, seu movimento pode ser representado por linhas retas, como raios. A óptica de raios é o estudo de tais situações e inclui lentes e espelhos.

Quando a radiação eletromagnética interage com objetos aproximadamente do mesmo tamanho do comprimento de onda ou menores, sua natureza ondulatória se torna aparente. Por exemplo, os detalhes observáveis são limitados pelo comprimento de onda e, portanto, a luz visível nunca pode detectar átomos individuais, porque eles são muito menores do que seu comprimento de onda. A óptica física ou ondulatória é o estudo de tais situações e inclui todas as características das ondas.

EXPERIÊNCIA PARA LEVAR PARA CASA: CORES QUE COMBINAM

Quando você acende um fósforo, vê uma grande luz laranja; quando você acende um fogão a gás, você vê luz azul. Por que as cores são diferentes? Quais outras cores estão presentes neles?

Radiação ultravioleta

Ultravioleta significa “acima do violeta”. As frequências eletromagnéticas da radiação ultravioleta (UV) se estendem para cima a partir do violeta, a luz visível de maior frequência. O ultravioleta também é produzido por movimentos atômicos e moleculares e transições eletrônicas. Os comprimentos de onda do ultravioleta se estendem de 400 nm até cerca de 10 nm em suas frequências mais altas, que se sobrepõem às frequências mais baixas de raios-X. Foi reconhecido já em 1801 por Johann Ritter que o espectro solar tinha um componente invisível além da faixa violeta.

A radiação solar UV é amplamente subdividida em três regiões: UV-A (320—400 nm), UV-B (290—320 nm) e UV-C (220—290 nm), classificadas de comprimentos de onda longos a menores (de energias menores a maiores). A maioria dos UV-B e todos os UV-C são absorvidos pelas moléculas de ozônio (\(O_{3}\)) na alta atmosfera. Consequentemente, 99% da radiação solar UV que atinge a superfície da Terra é UV-A.

Exposição humana à radiação UV

É em grande parte a exposição ao UV-B que causa câncer de pele. Estima-se que até 20% dos adultos desenvolverão câncer de pele ao longo da vida. Novamente, o tratamento geralmente é bem-sucedido se detectado precocemente. Apesar de muito pouco UV-B atingir a superfície da Terra, há aumentos substanciais nas taxas de câncer de pele em países como a Austrália, indicando a importância de que os UV-B e UV-C continuem sendo absorvidos pela alta atmosfera.

Toda radiação UV pode danificar as fibras de colágeno, resultando em uma aceleração do processo de envelhecimento da pele e na formação de rugas. Como há tão pouco UV-B e UV-C atingindo a superfície da Terra, a queimadura solar é causada por grandes exposições e o câncer de pele por exposição repetida. Alguns estudos indicam uma ligação entre a superexposição ao sol quando jovem e o melanoma mais tarde na vida.

A resposta ao bronzeamento é um mecanismo de defesa no qual o corpo produz pigmentos para absorver futuras exposições nas camadas inertes da pele acima das células vivas. Basicamente, a radiação UV-B excita as moléculas de DNA, distorcendo a hélice do DNA, levando a mutações e à possível formação de células cancerosas.

A exposição repetida ao UV-B também pode levar à formação de catarata nos olhos — uma causa de cegueira entre pessoas que vivem no cinturão equatorial, onde o tratamento médico é limitado. A catarata, a turvação do cristalino e a perda da visão estão relacionadas à idade; 60% das pessoas entre 65 e 74 anos desenvolverão catarata. No entanto, o tratamento é fácil e bem-sucedido, pois se substitui a lente do olho por uma lente de plástico. A prevenção é importante. A proteção ocular contra UV é mais eficaz com óculos de sol de plástico do que aqueles feitos de vidro.

Um dos principais efeitos agudos da exposição extrema aos raios UV é a supressão do sistema imunológico, tanto localmente quanto em todo o corpo.

O ultravioleta de baixa intensidade é usado para esterilizar instrumentos de corte de cabelo, o que implica que a energia associada ao ultravioleta é depositada de uma maneira diferente das ondas eletromagnéticas de baixa frequência. (Na verdade, isso é verdade para todas as ondas eletromagnéticas com frequências maiores que a luz visível.)

Geralmente, não é permitida a fotografia com flash de obras de arte preciosas e impressões coloridas porque a radiação UV do flash pode causar fotodegradação nas obras de arte. Freqüentemente, as obras de arte têm uma camada de vidro extra grossa à sua frente, especialmente projetada para absorver a radiação UV.

Luz UV e a camada de ozônio

Se toda a radiação ultravioleta do Sol atingisse a superfície da Terra, haveria efeitos extremamente graves na biosfera causados pelos graves danos celulares que ela causa. No entanto, a camada de ozônio (\(O_{3}\)) em nossa atmosfera superior (10 a 50 km acima da Terra) protege a vida absorvendo a maior parte da perigosa radiação UV.

Infelizmente, hoje estamos observando um esgotamento nas concentrações de ozônio na alta atmosfera. Esse esgotamento levou à formação de um “buraco de ozônio” na alta atmosfera. O buraco está mais centrado no hemisfério sul e muda com as estações, sendo maior na primavera. Esse esgotamento é atribuído à quebra das moléculas de ozônio por gases refrigerantes chamados clorofluorcarbonos (CFCs).

A radiação UV ajuda a dissociar os CFCs, liberando átomos de cloro (Cl) altamente reativos, que catalisam a destruição da camada de ozônio. Por exemplo, a reação de\(CFCl_{3}\) com um fóton de luz (\(hv\)) pode ser escrita como:

\[\ce{CFCl_{3} + hv \rightarrow CFCl_{2} + Cl} .\label{24.4.5}\]

O átomo de Cl então catalisa a quebra do ozônio da seguinte forma:

\[\ce{Cl + O_{3} \rightarrow ClO + O_{2}} \]

e\[ \ce{ ClO + O_3 \rightarrow Cl + 2O_2} .\label{24.4.6}\]

Um único átomo de cloro pode destruir moléculas de ozônio por até dois anos antes de ser transportado para a superfície. Os CFCs são relativamente estáveis e contribuirão para a destruição do ozônio nos próximos anos. Os CFCs são encontrados em refrigerantes, sistemas de ar condicionado, espumas e aerossóis.

A preocupação internacional com esse problema levou ao estabelecimento do acordo “Protocolo de Montreal” (1987) para eliminar gradualmente a produção de CFC na maioria dos países. No entanto, a participação dos países em desenvolvimento é necessária para que a produção mundial e a eliminação de CFCs sejam alcançadas. Provavelmente, o maior contribuinte para as emissões de CFC atualmente é a Índia. Mas o protocolo parece estar funcionando, pois há sinais de recuperação do ozônio (Figura\(\PageIndex{9}\)).

Figura\(\PageIndex{9}\): Este mapa da concentração de ozônio sobre a Antártica em outubro de 2011 mostra uma grave depleção suspeita de ser causada por CFCs. Um esgotamento menos dramático, mas mais geral, foi observado nas latitudes do norte, sugerindo que o efeito é global. Com menos ozônio, mais radiação ultravioleta do Sol atinge a superfície, causando mais danos. (crédito: NASA Ozone Watch)

Benefícios da luz UV

Além dos efeitos adversos da radiação ultravioleta, também há benefícios da exposição na natureza e dos usos na tecnologia. A produção de vitamina D na pele (epiderme) resulta da exposição à radiação UVB, geralmente da luz solar. Vários estudos indicam que a falta de vitamina D pode resultar no desenvolvimento de uma série de cânceres (próstata, mama, cólon), portanto, uma certa quantidade de exposição aos raios UV é útil. A falta de vitamina D também está ligada à osteoporose. Exposições (sem protetor solar) de 10 minutos por dia aos braços, rosto e pernas podem ser suficientes para fornecer o nível alimentar aceito. No entanto, no inverno ao norte de cerca de\(37 ^{\circ}\) latitude, a maioria dos UVB é bloqueada pela atmosfera.

A radiação UV é usada no tratamento da icterícia infantil e em algumas doenças da pele. Também é usado na esterilização de espaços de trabalho e ferramentas e na eliminação de germes em uma ampla variedade de aplicações. Também é usado como uma ferramenta analítica para identificar substâncias.

Quando expostas ao ultravioleta, algumas substâncias, como minerais, brilham em comprimentos de onda visíveis característicos, um processo chamado fluorescência. As chamadas luzes negras emitem ultravioleta para fazer com que pôsteres e roupas fiquem fluorescentes no visível. O ultravioleta também é usado em microscópios especiais para detectar detalhes menores do que aqueles observáveis com microscópios de luz visível de maior comprimento de onda.

COISAS GRANDES E PEQUENAS: UMA VISÃO SUBMICROSCÓPICA DA PRODUÇÃO DE RAIOS-X

Os raios X podem ser criados em uma descarga de alta tensão. Eles são emitidos no material atingido por elétrons na corrente de descarga. Existem dois mecanismos pelos quais os elétrons criam raios-X.

O primeiro método é ilustrado na Figura\(\PageIndex{10}\). Um elétron é acelerado em um tubo evacuado por uma alta tensão positiva. O elétron atinge uma placa de metal (por exemplo, cobre) e produz raios-X. Como se trata de uma descarga de alta tensão, o elétron ganha energia suficiente para ionizar o átomo.

Figura\(\PageIndex{10}\): Concepção artística de um elétron ionizando um átomo seguido pela recaptura de um elétron e emissão de um raio-X. Um elétron energético atinge um átomo e expulsa um elétron de uma das órbitas mais próximas do núcleo. Mais tarde, o átomo captura outro elétron, e a energia liberada por sua queda em uma órbita baixa gera uma onda EM de alta energia chamada de raio-X.

No caso mostrado, um elétron de camada interna (um em uma órbita relativamente próxima e fortemente ligada ao núcleo) é ejetado. Pouco tempo depois, outro elétron é capturado e cai na órbita em um único grande mergulho. A energia liberada por esta queda é dada a uma onda EM conhecida como raio-X. Como as órbitas do átomo são exclusivas do tipo de átomo, a energia do raio-X é característica do átomo, daí o nome de raio-X característico.

O segundo método pelo qual um elétron energético cria um raio-X quando atinge um material é ilustrado na figura abaixo. O elétron interage com as cargas no material à medida que penetra. Essas colisões transferem energia cinética do elétron para os elétrons e átomos no material.

Figura\(\PageIndex{11}\): Concepção artística de um elétron sendo retardado por colisões em um material e emitindo radiação de raios-X. Esse elétron energético faz inúmeras colisões com elétrons e átomos em um material em que penetra. Uma carga acelerada irradia ondas EM, um segundo método pelo qual os raios X são criados.

A perda de energia cinética implica uma aceleração, neste caso diminuindo a velocidade do elétron. Sempre que uma carga é acelerada, ela irradia ondas EM. Dada a alta energia do elétron, essas ondas EM podem ter alta energia. Nós os chamamos de raios-X. Como o processo é aleatório, é emitido um amplo espectro de energia de raios-X que é mais característico da energia eletrônica do que o tipo de material que o elétron encontra. Essa radiação EM é chamada de “bremsstrahlung” (alemão para “radiação de frenagem”).

Raios-X

Na década de 1850, cientistas (como Faraday) começaram a experimentar com descargas elétricas de alta tensão em tubos cheios de gases rarefeitos. Mais tarde, descobriu-se que essas descargas criaram uma forma invisível e penetrante de radiação eletromagnética de frequência muito alta. Essa radiação foi chamada de raio-X, porque sua identidade e natureza eram desconhecidas.

Conforme descrito em “Coisas grandes e pequenas”, há dois métodos pelos quais os raios X são criados: ambos são processos submicroscópicos e podem ser causados por descargas de alta tensão. Enquanto a extremidade de baixa frequência da faixa de raios X se sobrepõe à ultravioleta, os raios X se estendem para frequências (e energias) muito mais altas.

Os raios X têm efeitos adversos nas células vivas semelhantes aos da radiação ultravioleta e têm a possibilidade adicional de serem mais penetrantes, afetando mais do que as camadas superficiais das células. O câncer e os defeitos genéticos podem ser induzidos pela exposição a raios-X. Devido ao seu efeito nas células que se dividem rapidamente, os raios-X também podem ser usados para tratar e até curar o câncer.

O uso mais amplo dos raios X é para obter imagens de objetos que são opacos à luz visível, como o corpo humano ou partes de aeronaves. Em humanos, o risco de danos celulares é avaliado cuidadosamente em relação ao benefício das informações de diagnóstico obtidas. No entanto, surgiram questões nos últimos anos quanto à superexposição acidental de algumas pessoas durante a tomografia computadorizada - um erro, pelo menos em parte, devido ao monitoramento deficiente da dose de radiação.

A capacidade dos raios X de penetrar na matéria depende da densidade e, portanto, uma imagem de raio-X pode revelar informações de densidade muito detalhadas. A figura\(\PageIndex{12}\) mostra um exemplo do tipo mais simples de imagem de raio-X, uma sombra de raio-X no filme. A quantidade de informações em uma simples imagem de raio-X é impressionante, mas técnicas mais sofisticadas, como tomografias computadorizadas, podem revelar informações tridimensionais com detalhes menores que um milímetro.

Figura\(\PageIndex{12}\): Esta imagem de raio-X de sombra mostra muitas características interessantes, como válvulas cardíacas artificiais, um marca-passo e os fios usados para fechar o esterno. (crédito: P. P. Urone)

O uso da tecnologia de raios-X na medicina é chamado de radiologia — uma ferramenta estabelecida e relativamente barata em comparação com tecnologias mais sofisticadas. Consequentemente, os raios-X estão amplamente disponíveis e são amplamente utilizados em diagnósticos médicos. Durante a Primeira Guerra Mundial, unidades móveis de raio-X, defendidas por Madame Marie Curie, foram usadas para diagnosticar soldados.

Como eles podem ter comprimentos de onda menores que 0,01 nm, os raios X podem ser dispersos (um processo chamado difração de raios-X) para detectar a forma das moléculas e a estrutura dos cristais. A difração de raios X foi crucial para Crick, Watson e Wilkins na determinação da forma da molécula de DNA de dupla hélice.

Os raios X também são usados como uma ferramenta precisa para análise de traços de metais na fluorescência induzida por raios-X, na qual a energia das emissões de raios-X está relacionada aos tipos específicos de elementos e quantidades de materiais presentes.

Raios gama

Logo depois que a radioatividade nuclear foi detectada pela primeira vez em 1896, descobriu-se que pelo menos três tipos distintos de radiação estavam sendo emitidos. A radiação nuclear mais penetrante foi chamada de raio gama (\(\gamma\)raio) (novamente um nome dado porque sua identidade e caráter eram desconhecidos), e mais tarde foi descoberta que era uma onda eletromagnética de frequência extremamente alta.

Na verdade,\(\gamma\) os raios são qualquer radiação eletromagnética emitida por um núcleo. Isso pode ser causado por decaimento nuclear natural ou processos nucleares induzidos em reatores e armas nucleares. A extremidade inferior da faixa \(\gamma\)de frequência de raios X se sobrepõe à extremidade superior da faixa de raios-X, mas\(\gamma\) os raios podem ter a frequência mais alta de qualquer radiação eletromagnética.

Os raios gama têm características idênticas aos raios X da mesma frequência — eles diferem apenas na fonte. Em frequências mais altas,\(\gamma\) os raios são mais penetrantes e mais prejudiciais ao tecido vivo. Eles têm muitos dos mesmos usos dos raios-X, incluindo a terapia do câncer. A radiação gama de materiais radioativos é usada na medicina nuclear.

A Figura 13 mostra uma imagem médica baseada em\(\gamma\) raios. A deterioração dos alimentos pode ser grandemente inibida ao expô-los a grandes doses de\(\gamma\) radiação, destruindo assim os microrganismos responsáveis. Também ocorrem danos às células alimentares por meio da irradiação, e os riscos de longo prazo do consumo de alimentos preservados por radiação são desconhecidos e controversos para alguns grupos. As tecnologias de raio-X e de \(\gamma\)raios X também são usadas para escanear bagagens em aeroportos.

Figura\(\PageIndex{13}\): Esta é uma imagem dos\(\gamma\) raios emitidos pelos núcleos em um composto que é concentrado nos ossos e eliminado pelos rins. O câncer ósseo é evidenciado pela concentração não uniforme em estruturas similares. Por exemplo, algumas costelas são mais escuras do que outras. (crédito: P. P. Urone)

Detectando ondas eletromagnéticas do espaço

Uma nota final sobre observar as estrelas. Todo o espectro eletromagnético é usado por pesquisadores para investigar estrelas, espaço e tempo. Conforme observado anteriormente, Penzias e Wilson detectaram microondas para identificar a radiação de fundo proveniente do Big Bang. Radiotelescópios, como o Radiotelescópio de Arecibo, em Porto Rico, e o Observatório Parkes, na Austrália, foram projetados para detectar ondas de rádio.

Os telescópios infravermelhos precisam ter seus detectores resfriados por nitrogênio líquido para serem capazes de coletar sinais úteis. Como a radiação infravermelha é predominantemente proveniente de agitação térmica, se os detectores não fossem resfriados, as vibrações das moléculas na antena seriam mais fortes do que o sinal que está sendo coletado.

O mais famoso desses telescópios sensíveis ao infravermelho é o Telescópio James Clerk Maxwell, no Havaí. Os primeiros telescópios, desenvolvidos no século XVII, eram telescópios ópticos, coletando luz visível. Telescópios nas regiões de ultravioleta, raios-X e\(\gamma\) raios X são colocados fora da atmosfera em satélites que orbitam a Terra.

O Telescópio Espacial Hubble (lançado em 1990) coleta radiação ultravioleta e luz visível. Na região de raios-X, há o Observatório de Raios X Chandra (lançado em 1999), e na região\(\gamma\) de raios X, há o novo Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi (lançado em 2008, substituindo o Observatório Compton de Raios Gamma, 1991—2000.).

EXPLORAÇÕES DE PHET: VISÃO COLORIDA

Faça um arco-íris inteiro misturando luz vermelha, verde e azul. Altere o comprimento de onda de um feixe monocromático ou filtre a luz branca. Veja a luz como um feixe sólido ou veja os fótons individuais.

Resumo

• A relação entre a velocidade de propagação, comprimento de onda e frequência de qualquer onda é dada por\(v_{w} = f \lambda\), de modo que para ondas eletromagnéticas,\[c = f \lambda, \nonumber\] onde\(f\) está a frequência,\(\lambda\) é o comprimento de onda e\(c\) é a velocidade da luz.
• O espectro eletromagnético é separado em várias categorias e subcategorias, com base na frequência e comprimento de onda, fonte e usos das ondas eletromagnéticas.
• Qualquer onda eletromagnética produzida por correntes nos fios é classificada como uma onda de rádio, a onda eletromagnética de menor frequência. As ondas de rádio são divididas em vários tipos, dependendo de suas aplicações, variando até microondas em suas frequências mais altas.
• A radiação infravermelha fica abaixo da luz visível em frequência e é produzida pelo movimento térmico e pela vibração e rotação de átomos e moléculas. As frequências mais baixas do infravermelho se sobrepõem às microondas de maior frequência.
• A luz visível é amplamente produzida por transições eletrônicas em átomos e moléculas e é definida como sendo detectável pelo olho humano. Suas cores variam com a frequência, do vermelho no mais baixo ao violeta no mais alto.
• A radiação ultravioleta começa com frequências logo acima do violeta na faixa visível e é produzida principalmente por transições eletrônicas em átomos e moléculas.
• Os raios X são criados em descargas de alta tensão e pelo bombardeio de elétrons de alvos metálicos. Suas frequências mais baixas se sobrepõem à faixa ultravioleta, mas se estendem a valores muito mais altos, sobrepondo-se na extremidade superior com raios gama.
• Os raios gama são de origem nuclear e são definidos para incluir a radiação eletromagnética de maior frequência de qualquer tipo.

Glossário

espectro eletromagnético

a faixa completa de comprimentos de onda ou frequências de radiação eletromagnética

ondas de rádio

ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda na faixa de 1 mm a 100 km; elas são produzidas por correntes em fios e circuitos e por fenômenos astronômicos

microondas

ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda na faixa de 1 mm a 1 m; elas podem ser produzidas por correntes em circuitos e dispositivos macroscópicos

agitação térmica

o movimento térmico de átomos e moléculas em qualquer objeto a uma temperatura acima do zero absoluto, o que faz com que eles emitam e absorvam radiação

radar

uma aplicação comum de microondas. O radar pode determinar a distância até objetos tão diversos quanto nuvens e aeronaves, bem como determinar a velocidade de um carro ou a intensidade de uma tempestade

radiação infravermelha (IR)

uma região do espectro eletromagnético com uma faixa de frequência que se estende logo abaixo da região vermelha do espectro de luz visível até a região de microondas, ou de\(0.74μm\)\(300μm\)

radiação ultravioleta (UV)

radiação eletromagnética na faixa que se estende para cima em frequência da luz violeta e se sobrepõe às frequências mais baixas de raios-X, com comprimentos de onda de 400 nm até cerca de 10 nm

luz visível

o segmento estreito do espectro eletromagnético ao qual o olho humano normal responde

modulação de amplitude (AM)

um método para colocar informações sobre ondas eletromagnéticas modulando a amplitude de uma onda portadora com um sinal de áudio, resultando em uma onda com frequência constante, mas com amplitude variável

frequência extremamente baixa (ELF)

radiação eletromagnética com comprimentos de onda geralmente na faixa de 0 a 300 Hz, mas também cerca de 1 kHz

onda portadora

uma onda eletromagnética que transporta um sinal por modulação de sua amplitude ou frequência

modulação de frequência (FM)

um método de colocar informações sobre ondas eletromagnéticas modulando a frequência de uma onda portadora com um sinal de áudio, produzindo uma onda de amplitude constante, mas com frequência variável

TV

sinais de vídeo e áudio transmitidos em ondas eletromagnéticas

frequência muito alta (VHF)

Canais de TV que utilizam frequências nas duas faixas de 54 a 88 MHz e 174 a 222 MHz

frequência ultra-alta (UHF)

Canais de TV em uma faixa de frequência ainda maior que a VHF, de 470 a 1000 MHz

Raio X

forma invisível e penetrante de radiação eletromagnética de frequência muito alta, sobrepondo tanto a faixa ultravioleta quanto a faixa\(γ\) de raios X

raio gama

(\(γ\)raio); radiação eletromagnética de frequência extremamente alta emitida pelo núcleo de um átomo, seja por decaimento nuclear natural ou por processos nucleares induzidos em reatores nucleares e armas. A extremidade inferior da faixa\(γ\) de frequência de raios X se sobrepõe à extremidade superior da faixa de raios-X, mas\(γ\) os raios podem ter a frequência mais alta de qualquer radiação eletromagnética