Ondas eletromagnéticas - produção e espectro
Antes de iniciar seus estudos, reflita sobre as questões abaixo, forme suas opiniões e confronte-as com a teoria apresentada em seguida. Suas ideias são muito importantes para enriquecer nosso ensino e seu aprendizado. O Universo possui apenas partículas? O que é o espectro eletromagnético? Como são produzidas as radiações eletromagnéticas? |
1. A Física e o cotidiano
O Universo que conhecemos apresenta não só corpos formados por átomos e moléculas, mas também é preenchido por radiação ou ondas eletromagnéticas. Estas fazem parte de muitos fenômenos físicos e têm grandes aplicações tecnológicas, como as transmissões de rádio e TV, os raios X, as micro-ondas, além de sua manifestação mais familiar: a luz visível.
| Espectro electromagnético |
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| O conjunto das radiações eletromagnéticas constitui o espectro eletromagnético |
| O conjunto das radiações eletromagnéticas constitui o espectro eletromagnético |
2. A Física e o mundo
O espectro eletromagnético
O quadro a seguir mostra os tipos de ondas eletromagnéticas, como são formadas e quais são suas principais utilizações. Note que as ondas de infravermelho relacionam-se com torções e oscilações de moléculas, responsáveis pelos fenômenos termodinâmicos e, por isso, são chamadas de ondas de calor.
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| Palavras da língua inglesa relacionadas com as ondas eletromagnéticas Electromagnetic radiation spectrum |
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3. A Física e o laboratório
Produção de ondas eletromagnéticas
Como você sabe, a matéria é formada por cargas elétricas (prótons e elétrons) que, quando oscilam, produzem alterações nas cargas e nos ímãs próximos.
Imagine, de maneira muito simplificada, uma carga elétrica que oscila nas proximidades de um pêndulo com uma carga elétrica pendurada e de uma bússola, ambos, inicialmente, em repouso.
A carga em movimento oscilatório produz ondas eletromagnéticas que são recebidas à distância por outras cargas ou ímãs, que podem passar a oscilar também, o que ocorre com o pêndulo e a bússola.
A oscilação apresenta uma frequência f e um comprimento de onda l representado a seguir.
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| A onda eltromagnética é formada por campos elétrico e magnético perpendiculares entre si, que promovem a oscilação do pêndulo e da bússola à distância |
4. A Física e a evolução de seus conceitos
Classificação e diferenciação
| As ondas eletromagnéticas são sempre transversais e, de maneira geral, esféricas e tridimensionais. |
Todas as ondas eletromagnéticas propagam-se no vácuo com velocidade de módulo 3,0.108m/s, e diferenciam-se umas das outras pela frequência e pelo comprimento de onda. As ondas mais energéticas e penetrantes são as de maior frequência e menor comprimento de onda (raios x e raios g).
Exercícios Propostos
1. (UFU-MODELO ENEM) – A figura abaixo representa o espectro eletromagnético que apresenta ondas de diferentes comprimentos de onda. A compreensão do espectro eletromagnético permite ao homem explorar diversos tipos de ondas, nas mais diferentes formas: nas transferências de informações, na saúde etc.
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| Adaptado de: COMINS; KAUFAMANN. Descobrindo o universo. Porto Alegre: Bookman, 2010. p. 96. |
A partir do espectro eletromagnético, é correto afirmar que
a) o infravermelho, visível ao olho humano, só é percebido no escuro, por possuir tons avermelhados.
b) as ondas de rádio não são visíveis ao olho humano e possuem velocidade baixa quando comparada à velocidadeda luz visível.
c) os raios gama são invisíveis ao olho humano, possuem pequeno comprimento de onda e alta frequência, com alta capacidade de penetração em objetos sólidos e no corpo humano.
d) as micro-ondas são uma forma de radiação com comprimento de onda e frequência maiores que os da luz visível.
e) todas as ondas eletromagnéticas têm a mesma frequência.
2. (ENEM) - Alguns sistemas de segurança incluemdetectores de movimento. Nesses sensores,existe uma substância que se polariza na presença de radiação eletromagnética de certa região de frequência, gerando uma tensão que pode ser amplificada e empregada para efeito de controle.
Quando uma pessoa se aproxima do sistema, a radiação emitida por seu corpo é detectada por esse tipo de sensor.
WENDLlNG. M. Sensores. Disponível em: www2.feg.unesp.br.
Acesso em: 21 julho 2020 (adaptado).
A radiação captada por esse detector encontra-se na região de frequência
a) da luz visível.
b) do ultravioleta.
c) do infravermelho.
d) das micro-ondas.
e) das ondas longas de rádio.
3. (ENEM) - Nossa pele possui células que reagem à incidência de luz ultravioleta e produzem uma substância chamada melanina, responsável pela pigmentação da pele. Pensando em se bronzear, uma garota vestiu um biquíni, acendeu a luzde seu quarto e deitou-se exatamente abaixo da lâmpada incandescente. Após várias horas ela percebeu que não conseguiu resultado algum. O bronzeamento não ocorreu porque a luz emitida pela lâmpada incandescente é de
a) baixa intensidade.
b) baixa frequência.
c) um espectro contínuo.
d) amplitude inadequada.
e) curto comprimento de onda.
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4. (UDESC) – Analise as afirmações abaixo, com relação às ondas eletromagnéticas.
I. Os raios gama são radiações eletromagnéticas de frequência maior do que a luz visível.
II. As micro-ondas são ondas eletromagnéticas que se propagam, no ar, com velocidade maior do que as ondas de rádio.
III. Os campos elétrico e magnético em uma radiação infravermelha vibram paralelamente à direção de propagação da radiação.
Assinale a alternativa correta.
a) Somente as afirmativas I e III são verdadeiras.
b) Somente a afirmativa II é verdadeira.
c) Somente a afirmativa III é verdadeira.
d) Somente as afirmativas II e III são verdadeiras.
e) Somente a afirmativa I é verdadeira.
Gabarito
1. RESOLUÇÃO:
a) O infravermelho não é visível ao olho humano.
b) No vácuo, e também no ar (com boa aproximação), as ondas de rádio têm velocidade de propagação igual à da luz visível.
d) As micro-ondas têm menor frequência e maior comprimento de onda que a luz visível.
e) Cada onda eletromagnética tem a sua frequência característica.
Resposta: C
2. RESOLUÇÃO:
A radiação eletromagnética emitida por uma pessoa está na faixa do infravermelho.
Sugerimos ao professor comentar o espectro eletromagnético, destacando as principais radiações.
Adaptado de: COMINS; KAUFAMANN. Descobrindo o universo.
Porto Alegre: Bookman, 2010. p. 96.
Resposta: C
3. RESOLUÇÃO:
O espectro eletromagnético emitido por uma lâmpada incandescente é composto principalmente por radiações infravermelhas e luz visível, de frequências me nores que as das radiações ultravioleta, exigidas no bronzeamento.
Resposta: B
4. RESOLUÇÃO:
I. Verdadeira.
II. Falsa. Todas as ondas eletromagnéticas propagam-se no vácuo (e, com boa aproximação, também no ar), com velocidade de módulo c = 3,0 . 108m/s.
III. Falsa. Os campos elétrico e magnético em uma radiação eletromagnética qualquer vibram perpendicularmente à direção de propagação da radiação.
Resposta: E
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