Radiação Eletromagnetica

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RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA 
Natureza da luz - o que é a luz? 
Teoria corpuscular 
Em 1672, o físico inglês Isaac Newton apresentou 
uma teoria conhecida como modelo corpuscular da 
luz. Nesta teoria, a luz era considerada como um 
feixe de partículas emitidas por uma fonte de luz 
que atingia o olho estimulando a visão e por isso foi 
chamada de teoria ou modelo corpuscular da luz. 
 
Defensor da teoria corpuscular da luz. 
Explicava: 
 
 a propagação retilínea. 
• a propagação da luz no vácuo. 
• a refração e a reflexão da luz. 
Isaac Newton 
1642 – 1727 
Christian Huygens 
 1629 – 1695 
Teoria ondulatória da luz 
 
•Explicava a dupla refração da calcita. 
•Descobriu o fenômeno da polarização. 
•Deduziu as Leis da Reflexão e da Refração. 
•Acreditava num valor finito para a velocidade da luz. 
Em 1801, era reativo à 
teoria ondulatória da luz. 
Experimento da Fenda Dupla 
Descobre a “interferência” da luz. 
Thomas Young 
 1773 - 1829 
Augustin Frèsnel 
1788 - 1827 
Apóia decisivamente a Teoria Ondulatória da Luz 
Explica a interferência de fenda dupla. 
Luz como ondas transversais 
 freqüência ↔ Cores da luz 
Explica a difração da luz 
Joseph Fraunhofer 
(1787-1827) 
Em 1821 investiga a refração da luz em aberturas estreitas e 
determina os comprimentos de onda correspondentes às 
diversas cores da luz. 
Novo problema a ser resolvido: 
- Se a luz é onda, como ela se propaga no vácuo? 
Começam a surgir as conexões da luz com o 
eletromagnetismo. 
James Clerk 
Maxwell 
1831 - 1879 
Maxwell apresentou em 1865, as equações que 
descrevem os fenômenos do eletromagnetismo. 
Uniu os campos magnéticos e elétricos 
Estabeleceu que a luz como ondas eletromagnéticas e 
previu a existência de outros tipos de ondas. 
Estabeleceu, a partir de suas equações, que a luz se 
propaga no vácuo com velocidade c= 300.000 km/s! 
Comprovou a teoria eletromagnética de 
Maxwell e abriu o caminho para a tecnologia 
“wireless” que produziu o radio, a TV, o 
telégrafo sem fio, etc. 
Em sua homenagem a unidade de 
freqüência recebe o seu nome: o hertz (Hz) 
Descobriu também 
o “efeito fotoelétrico”. 
Heinrich Rudolf Hertz 
1857 - 1894 
 
Efeito fotoelétrico ocorre quando uma placa 
metálica é exposta a uma radiação 
eletromagnética de freqüência alta, por 
exemplo, um feixe de luz, e este arranca 
elétrons da placa metálica. 
EFEITO FOTOELÉTRICO 
Mais observável com luz violeta e ultravioleta. 
Quanto maior a freqüência da luz incidente, 
maior a energia cinética dos fotoelétrons 
Fatos não explicáveis pela teoria de Maxwell 
A energia cinética dos fotoelétrons não depende da 
intensidade da luz incidente. 
O tempo decorrido entre a luz atingir a superfície 
metálica e a ejeção do primeiro elétron não é afetado pela 
intensidade nem pela freqüência da luz. 
A constituição Elementar do Mundo Físico 
 Matéria 
 Energia 
Equivalência entre energia e matéria 
 E = m C2 
 Velocidade da Luz no vácuo = 300.000 Km/h 
Estrutura da matéria 
 Núcleo 
• Prótons : carga positiva 
• Nêutrons + Prótons : Número de Massa 
• Nêutrons : carga neutra 
 Eletrosfera 
• Elétron : Carga negativa 
• Carga total do átomo é igual a zero 
• Íons : Carga total diferente de zero / Cátions e ânions 
 O que é energia 
È a capacidade de fazer a matéria mudar ou se mover 
 Energia Potencial 
 
 Energia Cinética 
Átomos ou partículas aceleradas 
Radioatividade 
 Energia térmica 
 Energia Eletromagnética 
Ondas 
Geração de energia eletromagnética 
 Absorção de energia externa 
 Mudança do elétron para o orbital mais externo 
 Retorno com emissão de fòton 
 Definições Básicas 
 O termo de radiação vem do latim radiare 
Fenômeno Básico em que em que a energia se 
propaga através do espaço , podendo ser interceptada 
pela matéria (átomo). Ë emitida através de ondas ou 
partículas. 
 Propagação de Ondas 
Onda é uma variação de uma grandeza Física que se 
propaga no espaço a partir de um ponto (fonte) 
transmitindo energia de um lugar para outro. 
Transferência de energia sem transferência da matéria 
 Onda eletromagnética 
Uma carga elétrica em movimento (oscilação) gera uma 
onda eletromagnética 
Campo elétrico oscilante produz campo magnético oscilante. 
Campo magnético oscilante produz campo elétrico oscilante. 
E assim se produz ondas eletromagnéticas. 
Produção de 
ondas eletromagnéticas 
Quando acelerados, como 
no movimento oscilatório 
em uma antena de estações 
de Radio ou TV, emitimos 
ondas eletromagnéticas. 
c = λ.f → cvácuo = 300.000 km/s 
Luz 
(Radiação eletromagnética 
visível) 
4,3 x1014 Hz < f < 7 x1014 Hz 
Somos responsáveis 
por quase todo o 
espectro da radiação 
eletromagnética. 
Ondas Eletromagnéticas 
• Quando a onda envolve a oscilação de campos 
elétricos e magnéticos, dizemos que é uma 
onda eletromagnética 
• Elementos de onda de uma onda 
E 
B 
x 
l 
f = v l 
Como ocorre para toda onda, podemos caracterizar as ondas eletromagnéticas por 
meio de seu comprimento de onda (l), freqüência (f) e velocidade de propagação(v). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para ondas eletromagnéticos temos que a velocidade de propagação é a velocidade 
da luz (c), assim a equação para radiação eletromagnética fica da seguinte forma: 
 
 f = c l 
 Ondas Eletromagnéticas 
Ondas Eletromagnéticas 
Amplitude (A) 
Cristas e Vales 
Comprimento de Onda (l) 
Comprimento de Onda (l) 
 Amplitude (A) 
Período (T) 
É o tempo necessário para que uma onda percorra um 
comprimento de onda, ou seja, é o tempo de duração de 
uma oscilação completa. 
T
f
1

Frequência 
[ Hz ] 
Período 
[ s ] 
Hz = ciclos/s = s-1 
Equação fundamental da ondulatória 
Velocidade de 
propagação 
Comprimento 
de onda 
Frequência 
[ m/s ] 
[ m ] 
[ Hz ] 
smskmc /10.3/000.300 8
c = l. f 
 Unidades no Sistema Internacional 
Há indicação das faixas de comprimento de onda em nanômetros ( 
1nm = 10-9 m), Angstroms ( 1 Å = 10-10 m), micrômetros (1 m = 10-6 
m), milímetros ( 1 mm = 10-3 m), centímetros ( 1 cm = 10-2 m) e 
metros (m). Quando mais alto no gráfico ao lado, menor o 
comprimento de onda (l) e maior a energia (E) e a frequência (f) da 
radiação eletromagnética. A parte visível é uma faixa entre 
aproximadamente 400 e 700 nm (ou 4000 e 7000 Å). 
 Luz Visível 
Espectro eletromagnético que corresponde à luz visível 
As radiações podem ser classificadas 
considerando-se suas características 
majoritárias, assim temos a seguinte 
divisão: 
 
 Eletromagnética: 
 1) Ultravioleta 
 2) Raios X e 
 3) gama 
 
 Corpuscular: 
 1) Alfa, 
 2) Beta e 
 3) Nêutrons 
 
 
Emissão de partícula alfa. 
Fonte da imagem: 
http://www.sciencephoto.com/media/1162/view 
Acessado em 21/05/2012 
Radiação corpuscular é a 
radiação constituída de um feixe 
de partículas elementares ou de 
núcleos atômicos 
 NÚCLEO RADIOATIVO 
É a propriedade que os núcleos instáveis possuem de emitir partículas e 
radiações eletromagnéticas, para se tornarem estáveis 
A radioatividade natural ocorre, geralmente, 
com os átomos de números atômicos 
maiores que 82 
A reação que ocorre nestas condições, isto é, 
alterando o núcleo do átomo chama-se 
REAÇÃO NUCLEAR 
 Isótopos 
São átomos de um mesmoelemento químico (portanto , mesmo 
número atômico ), porém com número de nêutrons diferentes. 
Alguns isótopos existem espontaneamente na natureza, porém boa parte 
deles é produzida artificialmente, a fim de gerar núcleos radioativos 
As forças nucleares fracas são capazes de transformar 
pro ́tons em nêutrons (e vice-versa), como ocorre nos casos de 
emissão beta . 
Forças nucleares fortes mantêm os pro ́tons unidos e restritos ao 
nu ́cleo. 
Parece que os nêutrons atuam como uma “cola” que mante ́m os pro ́tons 
juntos dentro do núcleo 
Foi verificado experimentalmente que, todas as vezes que existe uma 
diferença significativa entre o número de pro ́tons e o nu ́mero de 
nêutrons, o núcleo se torna instável, emitindo radiação. 
 nu ́cleo atômico com excesso de energia caracteriza um sistema instável. 
 nu ́cleo instável é aquele que apresenta excesso de matéria ou energia. 
 radionucli ́deo é o átomo cujo núcleo emite radiação. 
 Radiações Ionizantes 
 A radiac ̧ão emitida por um radionuclídeo pode ser de natureza particulada 
(de parti ́culas) ou ondulatória (de ondas). 
radionuclídeos naturais e artificiais 
A radiac ̧ão emitida por um radionuclídeo pode ser de natureza 
particulada (de parti ́culas) ou ondulatória (de ondas). 
Partícula 
Alfa 
Beta 
Elétrons 
Nêutrons 
Sub-atômica 
com massa 
ondulatória 
Raios X 
Raios Gama 
Raios UV 
sem massa 
sem carga 
 Partícula Alfa 
1 . As partículas beta são elétrons em alta velocidade emitidos por certos 
átomos radioativos. 
 2 . Os elétrons negativos formam-se pela desintegração de um nêutron. 
Os elétrons positivos formam-se pela desintegração de um próton. 
3- A partícula beta é arremessada no instante em que se forma. Um neutrino, 
uma partícula quase sem peso, também é emitido. 
Partículas Beta 
Radiação Beta negativa ou negatron ( Um elétron) 
A partícula beta é o elétron do núcleo. 
C 
14 
6 
N 
14 
7 
A cada emissão beta (-) o número atômico aumenta em uma unidade e 
número de massa se mantém . 
A cada emissão beta (-) um nêutron se transforma em próton. 
Partículas Beta fins 
Radioterapia ( emissão de raios) 
Branquiterapia ( injetados diretamente no câncer) 
terapêuticos 
Se o núcleo tiver excesso de elétrons , ele irá emitir radiação beta (-) 
Radiação Beta positivo (positron) 
A radiação beta positiva ( pósitron) gera um efeito no núcleo que faz 
com que um próton se transforme em nêutrons. 
A cada emissão de beta(+) o número atômico diminui em uma unidade 
e número de massa se mantém constante. 
A cada emissão de beta (+) um próton se transforma em um nêutron . 
F 
18 
9 
O 
18 
8 
Próton virou 
nêutron 
A tomografia por emissão de pósitrons (PET) e a 
ressonância magnética funcional (FMRI) permitem 
observar, em detalhes e em tempo real, o 
funcionamento do cérebro humano. Essa tecnologia 
permite perceber, por exemplo, a influência das 
emoções sobre o processo de adoecer. 
• Radiação alfa ou partícula alfa. É 
formada por um núcleo do átomo 
Hélio, ou seja, dois prótons e dois 
nêutrons. É uma radiação de baixa 
penetração. É produzida pelo 
decaimento radioativo de elementos 
químicos, como urânio e rádio. 
• Radiação beta ou partícula beta. É 
composta por elétrons ou pósitrons de 
alta energia e são emitidos por 
núcleos atômicos como o potássio 40. 
Possui um poder de penetração maior 
que das partículas alfa. A produção de 
partículas beta é chamada decaimento 
beta. 
• Nêutrons. É um feixe de nêutrons, 
pode ser produzido em aceleradores 
de partículas, ou em reatores 
nucleares. 
Representação artística da emissão de partícula alfa de um 
núcleo. Prótons são esferas amarelas e laranjas. Em azul 
temos os nêutrons. 
Fonte da imagem: 
http://www.sciencephoto.com/media/1122/enlarge 
 
Acessado em 21/05/2012 
 Os raios gama são ondas eletromagnéticas. 
Núcleo do radio. 
Os raios gama são liberados quando um núcleo, após uma desintegração 
radioativa, fica num estado de alta energia. 
Raios gama 
Normalmente acompanham a emissão alfa ou/ beta 
São bem mais penetrantes que as partículas alfa e beta 
Cintilografia 
Baseia-se na observação de tecido e órgãos vivos, através da injeção de 
isótopo radioativo (radioisótopo), que nele se deposita brevemente 
Imagem é obtida por meio de emissão de raios Gama por parte de isótopo 
radioativo por um breve período. 
Os raios emitidos são registrados por uma câmara gama , ou por um escâner 
durante o período de emissão. 
O contraste evidência alterações mais precocemente , quando comparados com os 
exames radiográficos . 
Pacientes infectados pelo vírus HIV , ou em AIDS possuem uma grande 
prevalência de doenças em glândulas salivares . 
Constante de decaimento radioativo 
Cada radionuclídeo possui seu próprio tempo para passar de um estágio 
instável para uma situação energética mais estável. 
Este tempo representa a 
probabilidade de que uma quantidade 
de radionuclídeos sofreram 
transformações ou irão decair, em 
busca de uma maior estabilidade 
energética, em um determinado 
instante. 
Esta probabilidade é denominada 
constante de decaimento do 
radionuclídeo. 
Lei do decaimento radioativo 
Onde, 
 N(t) = número de átomos no instante t ; 
 No = número inicial de átomos; 
 λ= constante de decaimento. 
𝑵(𝒕)= 𝑵0 .𝒆. 
-λt 
Meia Vida física 
A meia vida de um radioisótopo, abreviada T1/2, é o tempo necessário, 
em que teremos no material radioativo exatamente a metade do 
número inicial de átomos excitados. Este tempo é característico de 
cada fonte radioativa. 
A relação entre a meia vida e a constante de decaimento λ é expressa 
por : 
T1/2 = 
0,963 
λ 
 Atividade 
A atividade de um material radioativo é o número de 
transformações nucleares por unidade de tempo. 
 A = A0 . E 
-λt Bq A = dN 
dt 
S-1 
 onde N é o número de núcleos radioativos contidos na amostra ou 
material. A unidade, Becquerel (Bq), corresponde a uma 
transformação por segundo, ou s-1. 
A unidade antiga, Curie (Ci) = 3,7 . 1010 Bq, ou ainda 1 Ci = 37GBq. 
 Meia vida (T1/2) é o tempo necessário para termos no material 
radioativo exatamente a metade do número inicial de átomos 
excitados. 
 Múltiplos e submúltiplos das unidades de atividade 
Grandezas radiológicas e unidades 
Desde que surgiram as primeiras preocupações com a possibilidade 
das radiações ionizantes induzirem detrimentos à saúde humana, 
apareceram os métodos de produção, caracterização e medição da 
radiação, bem como de definição de grandezas que expressassem 
com realismo a sua interação com o tecido humano. 
Grandeza: Exposição (X) 
 Exposição (X): 
É o quociente entre dQ por dm, onde dQ é o valor absoluto da carga 
total de íons de um dado sinal, produzidos no ar, quando todos os 
elétrons (negativos e positivos) liberados pelos fótons no ar, em uma 
massa dm, são completamente freados no ar. 
Esta grandeza só pode ser definida para o ar e para fótons X ou gama 
A unidade especial da grandeza Exposição é Röentgen (R) que é relacionado 
com a unidade do SI por: 1 R = 2,58x10-4 C.Kg -1 
Grandeza: Dose absorvida (D) 
Dose absorvida (D): 
 
 
É a energia média (dE) depositada pela radiação ionizante na 
matéria de massa dm, num ponto de interesse. 
Essa grandeza vale para qualquer meio, para qualquer tipo de radiação 
e qualquer geometria de irradiação. 
A unidade especial da grandeza dose absorvida é o rad (radiation 
absorved dose) que é relacionado com a unidade do SI por: 1 Gy = 100 
rad = 1J/kg 
 RadioatividadeRADIAÇÃO E MATÉRIA 
g 
b 
a 
FOLHA DE 
PAPEL 
2 mm de 
CHUMBO 
6 cm de 
CHUMBO 
g b a < < 
A afecção do iodo é imediata, provoca mutações nos genes e aumenta o risco 
de câncer, especialmente de tireóide. 
O césio se deposita nos músculos, enquanto o estrôncio se acumula nos 
ossos, durante um período mínimo de 30 anos. As duas substâncias 
multiplicam a possibilidade de incidência de câncer de ossos, de músculos e 
tumores cerebrais, entre outras patologias. 
 Ultravioleta 
Fator de Proteção Solar 
 FPS 
UV=B (radiação ultravioleta que causa queimadura, 
e até mesmo câncer de pele a longo prazo 
 Wilhelm Roentgen (ou Röntgen) em 1895 
 Raio X 
Os tecidos moles do corpo humano, como 
pele e músculos permitem a maioria dos 
raios-x passarem através do corpo e 
aparecem em tonalidade de cinza. O osso 
ou tumor , que são mais densos, 
permitem menos a passagem do raios x, e 
aparecem brancos na radiografia 
e) Somente as afirmativas II, III e IV são corretas. 
1 - A faixa de radiação eletromagnética perceptível dos seres humanos 
está compreendida entre o intervalo de 400 a 700 nm. 
Considere as afirmativas a seguir. 
I - A cor é uma característica somente da luz absorvida pelos objetos; 
II - Um corpo negro ideal absorve toda a luz incidente, não refletindo 
nenhuma onda eletromagnética; 
III - A frequência de uma determinada cor (radiação eletromagnética) é 
sempre a mesma; 
IV - A luz ultravioleta tem energia maior do que a luz infravermelha. 
Assinale a alternativa CORRETA: 
a) Somente as afirmativas I e II são corretas. 
b) Somente as afirmativas I e III são corretas. 
c) Somente as afirmativas II e IV são corretas. 
d) Somente as afirmativas I, III e IV são corretas. 
2 - O efeito fotoelétrico ocorre quando uma radiação eletromagnética, por 
exemplo a ultravioleta, incide sobre uma placa metálica, provocando a 
emissão de elétrons por essa placa, como mostra a figura a seguir. 
d) a radiação absorvida, em parte, e convertida em energia cinética pelo elétron 
que foi emitido. 
Esse efeito tem aplicações importantes 
em sistemas como alarmes, portões 
eletrônicos, etc. O efeito fotoelétrico foi 
também utilizado por Bohr para propor 
seus postulados. Relacionando tal efeito 
com o modelo atômico proposto por 
Bohr, é INCORRETO afirmar que: 
e) o elétron deve receber uma energia mínima suficiente para sua emissão da 
placa metálica. 
b) a emissão de elétrons que estiverem mais próximos do núcleo requer radiação 
mais energética. 
c) a quantidade de energia, para que ocorra o efeito fotoelétrico, é a mesma para 
qualquer metal. 
a) é a emissão de elétrons de um material quando ele é submetido à radiação 
eletromagnética