Espectro Eletromagnético

Prévia do material em texto

LUCAS MARTINS SABADINI
MATEUS BONI DIAS
MATEUS MATIAS CRIADO
OTAVIO DA SILVA CAVALCANTE
WANDER PEREIRA
1. DEFINIÇÃO
2. CLASSIFICAÇÃO
3. DIMENSÃO
4. PROPAGAÇÃO
5. NATUREZA
6. CARACTERÍSTICAS
7. PROPRIEDADES
8. ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
9. ONDAS DE RÁDIO
10. MICRO-ONDAS
11. LUZ VISÍVEL
12. ULTRAVIOLETA
13. RAIOS X
14. RAIOS GAMA
15. REFERÊNCIAS
 ROTEIRO
2
• Onda é um movimento causado por uma perturbação;
• Se propaga através de um meio.
Exemplo: quando joga-se uma pedra em um lago de águas calmas, o impacto causará umaperturbação na água, fazendo com que ondas circulares se propagem pela superfície da água.
• Existem vários tipos de ondas: luz, rádio, televisão, ultravioletas, som, raios x, etc.
Ondas DEFINIÇÃO
Vídeo 1 – Ondas carregam toda a informação do universo - O Universo ConectadoFonte: https://www.youtube.com/watch?v=fnHfWwpRlsg 3
UNIDIMENSIONAIS:Se propagam em apenas uma direção. Exemplo: ondas formadas numa corda.
Ondas CLASSIFICAÇÃO - DIMENSÃO
Figura 1 – Ondas unidimensionaisFonte: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm
4
BIDIMENSIONAISSe propagam ao longo de um plano. Exemplo: ondas formadas na superfície de um lago.
Ondas CLASSIFICAÇÃO - DIMENSÃO
Figura 2 – Ondas bidimensionais Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm
5
TRIDIMENSIONAISSe propagam em todas as direções. Exemplo: ondas sonoras, ondas eletromagnéticas..
Ondas CLASSIFICAÇÃO - DIMENSÃO
Figura 3 – Ondas tridimensionais Fonte: http://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-classificacao-das-ondas.htm
6
LONGITUDINAIS
Figura 4 – Direção de vibração e propagação de ondas longitudinaisFonte: http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica
Ondas CLASSIFICAÇÃO - PROPAGAÇÃO
São ondas causadas por vibrações com mesma direção da propagação, como as ondas sonoras.
7
TRANSVERSAIS
Ondas CLASSIFICAÇÃO - PROPAGAÇÃO
São as que são causadas por vibrações perpendiculares à propagação da onda, como, por exemplo, em uma corda:
Figura 5 – Direção de propagação ondas transversaisFonte: http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica 8
MECÂNICA
Ondas CLASSIFICAÇÃO - NATUREZA
Vídeo 2 – Ondas sonoras – Conceitos básicosFonte: https://www.youtube.com/watch?v=s2kCo-YCsf0
São ondas que necessitam de um meio material para se propagar, ou seja, sua propagação envolve o transporte de energia cinética e potencial e depende da elasticidade do meio. Por isto não é capaz de propagar-se no vácuo.Exemplos são os que acontecem em molas e cordas, sons e em superfícies de líquidos.
9
ELETROMAGNÉTICA
Ondas CLASSIFICAÇÃO - NATUREZA
São ondas geradas por cargas elétricas oscilantes e sua propagação não depende do meio em que se encontram, podendo propagar-se no vácuo e em determinados meios materiais. Alguns exemplos são as ondas de rádio, de radar, os raios x e as micro-ondas.
Figura 6 – Ondas eletromagnéticasFonte: http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica
10
Vídeo 3 – Representação do vetor campo elétrico de uma onda eletromagnética Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_eletromagn%C3%A9tico
• Os pontos mais altos da curva sinusoidal são denominados picos.
• A parte mais alta de uma onda, na direção positiva é denominada crista.
• A direção negativa é chamada de cavado.
• A parte da frente da onda, no sentido do deslocamento, é denominada bordo anterior.
• A parte de trás da onda é o bordo posterior.
Figura 7 – Nomenclatura da Onda SinusoidalFonte: Noções sobre geração, transmissão, propagação e recepção das ondas eletromagnéticas e acústicas
Ondas CARACTERÍSTICAS
Vídeo 4 – Onda SenoidalFonte: http://www.politicaysociedad.net/ 11
Figura 8 – Terminologia da Onda EletromagnéticaFonte: Noções sobre geração, transmissão, propagação e recepção das ondas eletromagnéticas e acústicas
Ondas PROPRIEDADES
• Ciclo é a sequência completa de valores, de crista a crista, de cavalo a cavalo, ou de nulo a nulo.
• Comprimento da onda é a distância horizontal de crista a crista, ou de cavalo a cavaloconsecutivos. É medido em metros e seus submúltiplos. A distância percorrida pela energiadurante um ciclo é o comprimento da onda.
• Amplitude da onda é a distância vertical entre um ponto da onda e a linha zero (eixo dos X); é,assim, a altura da onda e indica a sua intensidade (força) no ponto considerado.
• Período da onda é o tempo gasto para completar um ciclo.
12
Figura 9 – Dois Ciclos da Curva Sinusoidal, Mostrando as Amplitudes da Onda a Cada 30º de FaseFonte: Noções sobre geração, transmissão, propagação e recepção das ondas eletromagnéticas e acústicas
Ondas PROPRIEDADES
• Frequência (f) é o número de ciclos completados na unidade de tempo. Em se tratando de ondaseletromagnéticas, a unidade de tempo normalmente usada é o segundo. Na faixa de rádio doespectro eletromagnético, as frequências são medidas em Hertz (Hz), que corresponde a 1 ciclopor segundo.
• Fase é a quantidade que um ciclo progrediu desde uma origem especificada. É geralmentemedida em unidades angulares, correspondendo um ciclo completo a 360º. A fase alcança 90ºna crista da onda; 180º quando a amplitude é novamente zero; 270º no cavado e 360º quandovolta de novo a zero.
• Se tivermos duas ondas com o mesmo ângulo de fase, diremos que as mesmas estão em fase. Seos ângulos de fase forem diferentes, com relação a uma origem comum, diz-se que as ondasestão fora de fase, ou defasadas.
13
Ondas PROPRIEDADES
• Para calcular a velocidade das ondas de energia eletromagnética devem ser consideradas ascaracterísticas do meio através do qual se deslocam.
• Maxwell descobriu velocidade de propagação das ondas, aproximadamente 3x108 m/seg, ou300.000 km/seg.
• Pela própria definição de frequência da onda eletromagnética (número de ciclos completados naunidade de tempo), pode-se concluir que o comprimento de onda será tanto menor quantomaior for a frequência.
• Assim, o valor do comprimento de onda está diretamente relacionado à frequência e àvelocidade de propagação.
A Frequência é medida em Hertz (ciclos/seg). Assim, o comprimento de onda em metros será:
l = 
14
Ondas Eletromagnéticas PROPRIEDADES
• Cada frequência eletromagnética é irradiada em um comprimento de onda próprio, ou seja,a cada frequência corresponde um determinado comprimento de onda.
• O conjunto total das frequências das radiações eletromagnéticas constitui o espectroeletromagnético, ou espectro de frequências.
• Uma onda eletromagnética depende, sobretudo, da sua frequência e do correspondentecomprimento de onda.
Vídeo 5 – Quer que desenhe Espectro eletromagnéticoFonte: https://www.youtube.com/watch?v=3po0Ek5aPKE 15
 ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
Figura 10 – Espectro EletromagnéticoFonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Espectro_eletromagn%C3%A9tico 16
Ondas Eletromagnéticas ONDAS DE RÁDIO
• São também denominadas ondas hertzianas e popularmente conhecidas como ondas deradiofrequência ou simplesmente ondas de rádio.
• Podem ser produzidas por correntes elétricas de que oscilam rapidamente (ou seja, correnteselétricas de alta frequência) em um condutor (como uma antena);
• A faixa das frequências apropriadas para utilização em transmissões de rádio é denominada deespectro das ondas de rádio ou faixa de rádio frequências;
• Estende-se de 10 kHz (10.000 ciclos/segundo) a 300.000 MHz (300.000 megaciclos/segundo);
Vídeo 6 – Sistema de Rádio AM-FM (Adaptado)Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Onda_de_r%C3%A1dio
• Principais aplicações:transmissões de rádio etelevisão, telefonia móvel,áudio, vídeo, radionavegação,serviços de emergência etransmissão de dados por rádiodigital, tanto no âmbito civilcomo militar. Também sãoutilizadas por radioamadores;
17
Ondas Eletromagnéticas MICRO-ONDAS
• São ondas de alta frequência, do mesmo tipodas ondas de rádio, porém muito curtas;
• Não são fonte de calor, mas sim de energia, tem comprimento de onda de 1 mm a 300 mm,frequência de 109 Hz até 1011 Hz;
• Possuem principal aplicação em telecomunicações, telefonia e de televisão, Bluetooth, WIFI,WiMAX, radares;
• Porém a aplicação mais conhecida é o Forno de Micro-Ondas, que usa um gerador de micro-ondas do tipo magnetron para produzir micro-ondas em uma frequência deaproximadamente 2,45 GHz para cozinhar os alimentos.
Vídeo 7– Fi5ica Explica - Como funciona o forno de micro-ondas?http: https://www.youtube.com/watch?v=Gc5xbEQ1QTY
• Esse processo faz com que asmoléculas de água e outrassubstâncias presentes nosalimentos vibrem. Esta vibraçãocria um calor que aquece oalimento.
18
Ondas Eletromagnéticas INFRAVERMELHO
• Foi descoberta em 1800 pelo astrônomo inglês William Herschel;
• Ele colocou um termômetro de mercúrio no espectro obtido por um prisma de cristal paramedir o calor emitido por cada cor. Assim descobriu que o calor era mais forte ao lado dovermelho do espectro, observando que ali não havia luz;
• Não é percebida na forma de luz pelo olho humano, mas pelo calor, através de terminaçõesnervosas da pele, conhecidas como termorreceptores;
• Quanto mais alta a temperatura do objeto maior será a radiação infravermelha emitida;
• As câmeras termográficas infravermelhas produzem imagens visuais dessa radiação e podemcalcular medições precisas de temperatura sem contato com o objeto.
Figura 11– Electromagnetic Spectrum Infographichttp (adaptado) https://infograph.venngage.com/p/19023/electromagnetic-spectrum-infographic 19
Ondas Eletromagnéticas ESPECTRO VISÍVEL
• Também chamada de espectro óptico, é a porção do espectro eletromagnético cuja radiaçãoé composta por fótons capazes de sensibilizar o olho humano;
• Isaac Newton percebeu que a luz se propagava em linha reta e descobriu, também, que, aoatravessar um prisma de vidro, a luz solar branca sofria dispersão e se decompunha, nascores do arco-íris;
• A velocidade de propagação da luz é de 3,0 x 108 m/s;
Figura 12 – Prisma refletindo a luz (adaptado)Fonte: http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsicaVídeo 8 – Dispersão da Luz granular (conceitual)Fonte: https://gifsdefisica.wordpress.com/otica/ 20
Ondas Eletromagnéticas ULTRAVIOLETA
• Possui um comprimento de onda de 200 a 400nm
• Sua frequência é maior que a luz visível (daí o nome ultravioleta, pois o violeta é a cor demaior frequência que a visão humana consegue enxergar);
• É a radiação mais energética emitidas pelo sol, por isso apresenta mais perigos para diversasformas de vida da superfície terrestre;
• Mas, felizmente, contamos com uma importante proteção contra os malefícios provocadospela incidência desses raios, que é a camada de ozônio (O3);
• A radiação ultravioleta pode ser classificada em três tipos: UVA, UVB e UVC.
Figura 13 – Divisão dos Raios UltravioletaFonte: http://raios-ultravioleta.info/o-que-sao-raios-ultravioleta.html 21
Ondas Eletromagnéticas RAIOS X
• A primeira radiografia da história ocorreu em 1895, feita pelo físico alemão Wilheelm ConradRontgen, lhe rendendo o prêmio Nobel de física em 1901;
Vídeo 9 – Raio X de punho e mãoFonte: http://www.megacurioso.com.br/gifs-animados/45269-veja-gifs-surpreendentes-de-raios-x-de-articulacoes-em-movimento.htm
• Foi através do estudo da luminescência por raios catódicos num tubo de Crookes que Conraddescobriu os Raios X;
• Essa denominação X foi usada pois não se conhecia anatureza da luz descoberta;
• São capazes de atravessar tecidos de baixa densidadecomo a carne humana, mas não tecidos de densidademaior, como o tecido ósseo;
• Os elétrons com energia são acelerados e então emitemondas eletromagnéticas que são os raios X;
• Sua principal aplicação é na medicina, através deradiografias.
22
Ondas Eletromagnéticas RAIOS GAMA
• São produzidos por elementos químicos radioativos, como o urânio ou o polônio;
• Apresentam comprimentos de onda muito baixos, da ordem de picômetros (10−12), aumentandoseu poder de penetração;
Figura 14 – Penetração de raios Alfa, Beta e GamaFonte: https://murlocks.files.wordpress.com/2012/09/tiposrad_bio-bcg.png
• A radiação gama é produzida pela transição de umestado excitado para um de menor excitação, porémno núcleo;
• É comum ter-se uma emissão Alfa seguida por umaGama, ou uma emissão Beta seguida por uma Gama;
• A radiação Alfa é barrada facilmente por uma folha depapel; a Beta, por uma chapa de alumínio, e a Gama,por uma chapa grossa de chumbo;
• Possui aplicação na esterilização de equipamentosmédicos e hospitalares, assim como em determinadosalimentos.
23
 REFERÊNCIAS
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/raios-x.htm
http://www.infoescola.com/fisica/raios-x/
http://www.flir.com/thermography/americas/br/view/?id=55680
https://gifsdefisica.wordpress.com/otica/
http://www.coladaweb.com/fisica/ondas/luz-visivel
http://www.sofisica.com.br/conteudos/Ondulatoria/Ondas/classificacao.php
http://www.infoescola.com/fisica/radiacao-ultravioleta/
http://raios-ultravioleta.info/
http://www.inca.gov.br/conteudo_view.asp?ID=21
http://www.cetesb.sp.gov.br/userfiles/file/laboratorios/fiea/radiacao_uv_portugues.pdf
http://raios-ultravioleta.info/o-que-sao-raios-ultravioleta.html
https://murlocks.wordpress.com/2012/09/06/hulk-e-os-efeitos-da-radiacao-gama/
http://www.infoescola.com/fisica-nuclear/radiacao-gama/
http://pt.slideshare.net/skarson60/ondas-eletromagnticas-e-acstica-fsica
http://rubenatureza.blogspot.com.br/2015/09/ondas-eletromagneticas.html
http://www.coladaweb.com/fisica/ondas/microondas
24