10 RADIACAO ELETROMAGETICA

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LUZ, ONDAS ELETROMAGNÉTICAS E RADIAÇÃO
A Luz
Histórico:
Em 1665, quando Isaac Newton tinha 23 anos, a peste se espalhou pela Europa. Para fugir do contágio na cidade grande, Newton passou um ano e meio no campo, na casa de sua mãe. Durante essas férias forçadas dedicou-se ao estudo e à pesquisa por conta própria e fez surpreendentes descobertas que só publicou vários anos depois.
	Relato de seus estudos sobre a luz e as cores.
Newton dispunha apenas de alguns prismas, lentes e da luz do sol. Fazendo um pequeno furo em uma cortina obteve um feixe estreito de luz que fez incidir sobre o prisma. A luz, depois de passar pelo prisma, projetava sobre a parede oposta uma mancha alongada, com as cores distribuídas do vermelho ao violeta.
	
	"Foi muito agradável", escreveu ele, "observar as cores vivas e intensas, mas logo tratei de examiná-las com cuidado". De cara, ele chegou à conclusão de que a luz branca do sol é composta de luzes de todas as cores visíveis. O que o prisma faz é, simplesmente, separar essas componentes. A componente violeta é a mais desviada e a vermelha, a menos desviada. As outras têm desvios intermediários.
	
Dispersão da luz branca do sol
	Para confirma sua conclusão, fez a luz espalhada pelo prisma incidir sobre outro prisma que foi colocado na posição invertida. Bingo!
 O segundo prisma juntou de novo as luzes componentes e a luz branca ressurgiu no outro lado.
	
Recombinação da luz dispersada.
	Para ter certeza de sua interpretação, Newton fez uma experiência crucial: incidiu a luz dispersada sobre um cartão com um pequeno furo. Ajustando a posição do furo deixou passar só uma componente (a vermelha, por exemplo). Fez esse feixe incidir sobre o segundo prisma e não observou nenhuma decomposição a mais.
 O feixe se desviava mas continuava da mesma cor (vermelha).
	
A luz vermelha não se dispersa
	Com essas e outras observações, Newton demonstrou que a luz branca do sol é uma mistura de luzes com as cores visíveis. 
Cada cor sofre um desvio diferente pelo prisma. 
Tecnicamente, dizemos que a luz violeta é mais refringente que a vermelha, pois se desvia mais. Ou, em outros termos, o índice de refração da componente violeta é maior que o índice de refração da componente vermelha.
	
Disco de Newton
Newton também fez outro experiências mostrando a recomposição da luz. Para isso, ele empregou um disco pintado com as sete cores da decomposição da luz (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta). Girando o disco em alta velocidade pode constatar que as cores desapareciam, dando lugar ao branco.
Confecção do disco de Newton
	
	
	
	
Video: Disco de Newton Laboratório de ensino de Física
http://www.10youtube.com/watch?v=Ala7813u3Zg
Outras indagações de Newton 
	Durante toda sua vida Newton acreditou que a luz era feita de partículas emitidas pelos corpos luminosos. Cores diferentes corresponderiam a partículas diferentes. No ar, todas as partículas teriam a mesma velocidade mas, entrando no prisma de vidro, a velocidade seria diferente para cada cor. Isso causaria o desvio diferente das componentes da luz.
Outros cientistas, como Christian Huyghens (pronuncia-se "róiguens") diziam que a luz era formada de ondas, cada cor tendo um comprimento de onda diferente. Hoje sabemos que Huyghens tinha mais razão. Mas, para sermos justos com Newton, lembramos que ele dizia que não "fazia hipóteses" sobre a natureza da luz, apenas observava seu comportamento.
 A LUZ ONDULATÓRIA 
	 
	
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A luz ondulatória de Huyghens ("róiguens")
	
A idéia de luz ondulatória tem muito a ver com a noção intuitiva de onda mecânica e, em especial, com a propagação de vibrações em meios fluidos como o ar ou a água. Christian Huyghens (1629-1695), ao conceber a luz ondulatória, não se fez de rogado e, ao dar conta da propagação da luz no vácuo, assumiu a existência de um éter a permear o universo. 
	
	
	
É importante perceber que a idéia de luz ondulatória surgiu num contexto bem diferente do atual. Com efeito, e a despeito dos trabalhos de Boyle (1658) e Bernouilli (1738), a noção de matéria constituída por partículas elementares a se instalarem no vazio (ou no vácuo de Torricelli, 1644), somente começou a ser levada a sério a partir dos trabalhos de Clausius (1857), Maxwell (1875) e Boltzmann (1860), a fornecerem as bases para as teorias atômicas da física atual. 
Vídeo 01 e 02: Óptica legendado parte 01 e Luz & Cor
 https://www.youtube.com/watch?v=lpYU2-f9kQ4
 https://www.youtube.com/watch?v=8pCTe6lnT0k
Ondas Eletromagnéticas
São ondas que se propagam em dois campos variáveis, um elétrico e outro 
magnético
	
	
	
Ao contrário das ondas mecânicas, as ondas eletromagnéticas podem se propagar no vácuo.
A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no vácuo é de aproximadamente 300.000 km/s. Nos meios materiais essa velocidade é um pouco menor.
Tipos de Ondas Eletromagnéticas
	
De acordo com a frequência e a oscilações com que as ondas são emitidas e também os seus comprimentos, é possível determinar a sua classificação, as quais receberam as seguintes denominações: 
 Ondas de Rádio, Infravermelho, Luz Visível,  Ultravioleta (UV), 
 Raios-X  e  Raios Gama
	
No diagrama abaixo é apresentado o espectro eletromagnético.
O espectro eletromagnético é o intervalo completo da radiação eletromagnética, que contém desde as ondas de rádio, as microondas, o infravermelho, a luz visível, os raios ultravioleta, os raios X, até aos radiação gama.
As ondas são medidas pelo espectro eletromagnético. 
Vale observar que quanto mais alta for a frequência, menor será o comprimento de uma onda.
LUZ VISÌVEL
A luz é uma onda eletromagnética capaz de sensibilizar a visão. 
 
Os diferentes tipos de luzes monocromáticas se distribuem do seguinte modo:
Luz vermelha, luz alaranjada, luz amarela, luz verde, luz azul, luz anil e luz violeta.
	
	
As ondas de rádio, as micro-ondas e o infravermelho, são ondas magnéticas com frequências inferiores a 3,8 x 1014 Hz. Todas essas ondas, portanto, estão abaixo da frequência visível.
As ondas ultravioletas, os raios X e os raios gama (γ), são ondas eletromagnéticas com frequências superiores a 8,3x1014 Hz. Essas ondas estão acima da frequência visível.
Freqüência, comprimento e denominação técnica das ondas eletromagnéticas
De forma geral, os vários tipos de ondas eletromagnéticas diferem quanto ao comprimento de onda, fato esse que modifica o valor da freqüência, e também da forma com que elas são produzidas e captadas, ou seja, de qual fonte elas originam e quais instrumentos são utilizados para que se possa captá-las. No entanto, todas elas possuem a mesma velocidade, ou seja, v = 3,0 x 108 m/s, e podem ser originadas a partir da aceleração de cargas elétricas. 
Obs: Imagens no PowerPoint/Slides
Vídeo3 : Eletromagnetismo - Espectro Eletromagnético
 https://www.youtube.com/watch?v=-C2erXakQlQ
As ondas de rádio
São ondas eletromagnéticas que possuem frequências baixas e se aproximam de 108Hz. São utilizadas pelas emissoras de rádio para fazer as transmissões. Nesses locais existem circuitos elétricos específicos que provocam a oscilação de elétrons da antena emissora. Os elétrons são acelerados e emitem ondas que são captadas pelas antenas receptoras.
Ondas UHF ( do inglês Ultra High Frequency, frequências ultra-elevadas)
É uma banda do espectro eletromagnético que ocupa o range de frequências de 300MHz a 3GHz.
Na telefonia movel, com a chegada do GSM, as frequencias afetadas estavam em torno de 900MHz.
Algumas comunicações públicas seguras e comerciais são feitas em UHF. Aplicações civis como GMRS, PMR446, UHF CB e os padrões WiFi 802.11b e 802.11g.802.11b
O 802.11b foi o primeiro padrão wireless usado em grande escala. Ele marcou a popularização da tecnologia. Naturalmente existiram vários padrões anteriores mas a maioria proprietários e incompatíveis entre sí. O 802.11b permitiu que placas de diferentes fabricantes se tornassem compatíveis e os custos caíssem, graças ao aumento na demanda e à concorrência.
Nas redes 802.11b, a velocidade teórica é de apenas 11 megabits (ou 1.35 MB/s). Como as redes wireless possuem um overhead muito grande, por causa da modulação do sinal, checagem e retransmissão dos dados, as taxas de transferências na prática ficam em torno de 750 KB/s, menos de dois terços do máximo.
Conforme o cliente se distancia do ponto de acesso, a taxa de transmissão cai para 5 megabits, 2 megabits e 1 megabit, até que o sinal se perca definitivamente. No Windows você pode utilizar o utilitário que acompanha a placa de rede para verificar a qualidade do sinal em cada parte do ambiente onde a rede deverá estar disponível. No Linux isto é feito por programas como o Kwifimanager.
802.11g
Utiliza a mesma faixa de freqüência do 802.11b: 2.4 GHz. Isso permite que os dois padrões sejam intercompatíveis. A idéia é que você possa adicionar placas e pontos de acesso 802.11g a uma rede 802.11b já existente, mantendo os componentes antigos, do mesmo modo como hoje em dia temos liberdade para adicionar placas e switchs Gigabit Ethernet a uma rede já existente de 100 megabits.
Apesar disso, a velocidade de transmissão no 802.11g é de 54 megabits, como nas redes 802.11a. Ou seja, o 802.11g junta o melhor dos dois mundos. Note que para que a rede efetivamente trabalhe a 54 megabits, é necessário que o ponto de acesso e todas as placas sejam 802.11g. Ao incluir uma única placa 802.11b na rede (mesmo que seja seu vizinho roubando sinal), toda a rede passa a operar a 11 megabits.
As placas 802.11g não são compatíveis com o padrão 802.11a, mas os dois tipos de placas podem conversar a 11 megabits, utilizando o padrão 802.11b, que vira um denominador comum.
Temos ainda as placas dual-band, que transmitem simultaneamente em dois canais diferentes, dobrando a taxa de transmissão (e também o nível de interferência com outras redes próximas). Chegamos então às placas de 22 megabits (802.11b) e 108 megabits (802.11g). Lembre-se que, como de praxe, você só atinge a velocidade máxima usando apenas placas dual-band.
Ou seja, sem um bom controle sobre quem se conecta à rede, você corre o risco de ver sua rede operando a 11 megabits na maior parte do tempo.
802.11n
Ondas SHF ( do inglês, Super High Frequency, frecuencia super alta) 
É uma banda do espectro eletromagnético que ocupa o range de frequências de 3GHz a 30GHz. Normalmente utilizadas por dispositivos microondas, telefonia móvel (W-CDMA), WLAN (IEEE 802.11a) e radares. E tem por característica, a propagação por trajetória direta. 
E é aqui onde começamos a tratar o caso para o lado da T.I.
Redes Wi-Fi
É utilizada por produtos certificados que pertencem à classe de dispositivos de rede local sem fios (WLAN) baseados no padrão IEEE 802.11. Por causa do relacionamento íntimo com seu padrão de mesmo nome, o termo Wi-Fi é usado frequentemente como sinônimo para a tecnologia IEEE 802.11.
O padrão Wi-Fi opera em faixas de frequências que não necessitam de licença para instalação e/ou operação. Este fato as torna atrativas. No entanto, para uso comercial no Brasil, é necessária o equipamento ser homologado pela Agência Nacional de Telecomunicações.[1] . As frequências são livres de licença, o usuário não paga nenhuma taxa, mas são permitidos apenas equipamentos que tenham sido analisados, avaliados e obtidos um o certificado de homologação, sendo que esses equipamentos recebem um selo de identificação da agência.
Para se ter acesso à internet através de rede Wi-Fi, deve-se estar no raio de ação ou área de abrangência de um ponto de acesso (tecnicamente conhecido por hotspot) ou local público onde opere rede sem fios e se usar dispositivo móvel, como computador portátil, tablet PC ou PDA com capacidade de comunicação sem fio, deixando o usuário do Wi-Fi bem à vontade em usá-lo em lugares de "não acesso" à internet, como aeroportos.
802.11n
Padrão Wi-Fi para frequência 2,4 GHz e/ou 5 GHz com capacidade de 150 a 600 Mbps. Esse padrão utiliza como método de transmissão MIMO-OFDM.
Exercícios
1- A frequência de operação de uma emissora de 100 kHz, calcule o comprimento de onda da emissora? 
λ = V x T λ = V x 1/ f v = λ x f
Solução:
Onda Eletromagnética:
 V = 300.000 km /s = 300.000.000 m /s
 f = 100 kHz = 100.000 Hz
λ = V x 1/ f 
 λ = 300.000. 0000 m /s x 1/ 100.000 s => 
 = 3.000 m , Logo λ = 3.000 m 
2- Uma emissora de rádio faz sua transmissão com ondas de comprimento 
 λ = 2.500 m. Calcule a freqüência dessas ondas ? 
solução
v = λ x f => f = v / λ 
Onda Eletromagnética:
 V = 300.000 km /s = 300.000.000 m /s
 λ = 2.500 m 
f = v / λ = 300.000.000 (m /s) / 2.500m = 120.000 /s = 120 kHz 
Logo f = 120 kHz
3) Analisando os resultados dos exercícios 1 e 2 o que podemos concluir:
Em relação as suas freqüências e seus comprimentos de onda? 
Calcule os períodos dos exercícios?
Solução:
a)
 Exercício 1:
 f = 100 kHz e λ = 3.000 m
 Exercício 2:
 f = 100 kHz e λ = 2.500 m
b)
 Cálculo dos períodos
T1 = 1/f1 = 1 / 100.000/s = 0,1 x 10-5 s 
T2 = 1/f2 = 1 / 120.000/s = 0,373 x 10-5 s