Efeitos biológicos

   Efeitos biológicos

O efeito biológico mais óbvio das ondas eletromagnéticas se dá em nossos olhos: a luz visível impressiona as células do fundo de nossa retina, causando a sensação visual. Porém, existem outros efeitos mais sutis.
Sabe-se que em determinadas frequências, as ondas eletromagnéticas podem interagir com moléculas presentes em organismos vivos, por ressonância. Isto é, as moléculas cuja frequência fundamental seja a mesma da onda em questão "captam" esta oscilação, como uma antena de TV. O efeito sobre a molécula depende da intensidade (amplitude) da onda, podendo ir o simples aquecimento à modificação da estrutura molecular. O exemplo mais fácil de ser observado no dia-a-dia é o de um forno de micro-ondas: as micro-ondas do aparelho, capazes de aquecer a água presente nos alimentos, têm exatamente o mesmo efeito sobre um tecido vivo. Os efeitos da exposição de um animal a uma fonte potente de micro-ondas podem ser catastróficos. Por isso se exige o isolamento físico de equipamentos de telecomunicações que trabalham na faixa de micro-ondas, como as estações rádio-base de telefonia celular.
Mas assim como as micro-ondas afetam a água, ondas em outra frequência de ressonância podem afetar uma infinidade de outras moléculas. Já foi sugerido que a proximidade a linhas de transmissão teria relações com casos de câncer em crianças, por via de supostas alterações no DNA das células, provocadas pela prolongada exposição ao campo eletromagnético gerado pelos condutores. Também já se especulou se o uso excessivo do telefone celular teria relação com casos de câncer no cérebro, pelo mesmo motivo. Até hoje, nada disso foi provado.
Também já foram feitas experiências para analisar o efeito de campos magnéticos sobre o crescimento de plantas, sem nenhum resultado conclusivo.
Existem equipamentos para a esterilização de lâminas baseados na exposição do instrumento a determinada radiação ultravioleta, produzida artificialmente por uma lâmpada de luz negra.

Radiação eletromagnética

Radiação eletromagnética

A radiação eletromagnética são ondas que se auto-propagam pelo espaço. Parte de todo o espectro consegue ser interpretada através do olho dos diversos animais e, para cada espécie, denomina-se essa fatia de radiação de luz visível. A radiação eletromagnética compõe-se de um campo elétrico e um magnético, que oscilam perpendicularmente um ao outro e à direção da propagação de energia. A radiação eletromagnética é classificada de acordo com a frequência da onda, que em ordem decrescente da duração (período T) da onda são: ondas de rádios, micro-ondas, radiação terahertz (Raios T), radiação infravermelha, luz visível, radiação ultravioleta, Raios-X e Radiação Gama.

Ondas Eletromagnéticas

De grande utilidade prática, as ondas eletromagnéticas são utilizadas em todos os ramos da ciência. Você mesmo neste instante, está irradiando ondas eletromagnéticas, cuja frequência se encontra no infravermelho, devido ao calor de seu corpo.
O resultado da interação de campos variáveis é a produção de ondas de campos elétricos e magnéticos que podem se propagar até mesmo pelo vácuo e apresentam propriedades típicas de uma onda mecânica, como reflexão, retração, difração, interferência e transporte de energia. A essas ondas dá-se o nome de ondas eletromagnéticas.
As ondas eletromagnéticas tem como característica principal a sua velocidade. Da ordem de 300.000 Km/s no vácuo, no ar sua velocidade é um pouco menor. Considerada a maior velocidade do universo, elas podem vencer vários obstáculos físicos, tais como gases, atmosfera, água, paredes, dependendo da sua frequência.
A luz, por exemplo, não consegue atravessar uma parede, mas atravessa com grande facilidade a água, o ar atmosférico etc. Isso se deve ao fato da luz possuir partículas chamadas fótons, quanto mais energético for o fóton, menor o seu poder de transposição de obstáculos, por causa disso a luz que possui uma alta freqüência não consegue atravessar uma parede.
Tanto a luz como o infravermelho ou ondas de rádios, são iguais, o que diferencia uma onda eletromagnética da outra é a sua frequência. Quanto mais alta for essa frequência mais energética é a onda.
Apenas um pequeno intervalo do espectro eletromagnético pertence a luz. O fato de enxergarmos cores, se deve ao cérebro, que utiliza este recurso para diferenciar uma onda da outra, ou melhor, uma frequência da outra (uma cor da outra). Assim o vermelho possui uma freqüência diferente do violeta. Na natureza não existem cores, apenas ondas de freqüências diferentes. As cores surgiram quando o homem apareceu na terra.
Outra característica das ondas eletromagnéticas é que elas podem transmitir momento linear, em outras palavras, elas exercem uma pressão (força numa determinada área). Por isso, a cauda dos cometas se movimentam no sentido contrário do sol, devido às várias radiações que o sol emite.

Em uma onda eletromagnética, o campo elétrico variável e o campo magnético variável estão intimamente ligados: ambos variam em fase, ou seja, quando um deles atinge a intensidade máxima, o mesmo ocorre com o outro e, quando um deles se anula, o outro também se anula.
Além disso, os campos e são perpendiculares um ao outro e também à direção de propagação da onda que se desloca com velocidade v. Isso nos permite classificar a onda eletromagnética como onda transversal. A figura abaixo mostra-nos a disposição dos campos elétricos e magnéticos de uma onda eletromagnética, e a direção e o sentido de sua propagação.

Representação esquemática da oscilação dos campos elétrico e magnético de uma onda eletromagnética.

Observe que a distância entre dois pontos vizinhos de máximo do campo elétrico, ou do campo magnético, corresponde ao comprimento de onda da onda eletromagnética. Para as ondas eletromagnéticas vale, também, a equação fundamental das ondas: ,em que f é a frequência com que os campos variam.
O sentido de propagação de uma onda eletromagnética pode ser obtido a partir da direção e sentido dos campos elétrico e magnético , aplicando-se a regra da mão esquerda.

Assim, é possível estabelecer uma relação entre a intensidade E do campo elétrico e a intensidade B do campo magnético:

em que v é a velocidade de propagação da onda eletromagnética

O magnetismo na vida animal

O magnetismo na vida animal

Alguns cientistas estudam a magnetocepção, que é a capacidade que um animal tem de

perceber campos magnéticos, da mesma maneira que os olhos registram a luz e os ouvidos

reconhecem os sons. Em algumas bactérias, como a Aquaspirilium magnetotactium, já

foram identificados cristais de magnetita que servem para orientar seus movimentos como

se fossem microscópicas bússolas orgânicas. Essa teoria está porem, longe de ser explicada

quando se trata de seres mais evoluídos.

A principal duvida é se o magnetismo teria algum papel na migração dos animais.

“Existem dados comportamentais que sugerem um sistema sensorial sensível ao

magnetismo, mas seu funcionamento ainda é pouco conhecido”, diz José Carlos

Freitas,diretor do centro de biologia marinha de universidade de São Paulo. Alguns

pesquisadores discordam, sustentando que o campo magnético terrestre seria muito fraco

para ser detectado por animais. “Para voar as aves precisam se orientar, mas não há ainda a

comprovação de que usem o campo magnético”, diz Ronald Ranvaud, fisiologista do

Instituto de Ciências Biomédicas da USP.

O magnetismo no corpo humano

O magnetismo no corpo humano

Você já levou um choque no cotovelo?

Pois foi só impressão, na realidade não há choque nenhum. É que o cérebro reconhece

cinco tipos de sensações: dor, temperatura, tato, pressão e equilíbrio. Quando você leva um

choque ou uma pancada dessas acontece, o cérebro classifica as duas como se fossem a

mesma coisa. “A sensação de choque é um tipo de sensibilidade dolorosa”, não há

eletricidade nesse processo. É tudo uma peça que o cérebro nos prega.

Mas a pesar disto todos nos temos um pouco de magnetismo. As centenas de trilhões de

moléculas que formam um corpo humano são, na verdade, grandes conjuntos de imas. As

moléculas contem elétrons com carga negativa e prótons com carga positiva. Enquanto

giram em torno do núcleo, os elétrons criam minúsculos campos magnéticos que dão

estabilidade e equilíbrio às moléculas. A medicina descobriu como usar essas propriedades

para criar um dos exames mais precisos por diagnostico por imagens, a ressonância

magnética.

Mas como funciona realmente a ressonância magnética?

Ela cria um campo magnético forte o suficiente para mexer com as moléculas do corpo

humano. Esse campo é cerca de 25000 vezes mais forte que o da terra. A intensidade,

porem, só é suficiente para influenciar o comportamento dos átomos de hidrogênio. Além

de leves e simples, eles compõem água, que forma a maior parte do corpo humano.

Quando o campo magnético oscila sobre o paciente, eles se alinham na mesma direção.

Essa movimentação é traduzida com a ajuda de um programa de computador em uma

imagem colorida. As doenças são diagnosticadas porque em torno do processo inflamatório

e dos tumores acumula-se água, mostrando onde está a doença.

Os super condutores

Os super condutores

Mas isto tudo vai mais além, pois o que você vê na

foto não é uma magica, mas o que você

está vendo na foto é uma levitação, mas o segredo do que parece ser um truque se chama

supercondutividade. O fenômeno foi descoberto em 1911 pelo físico holandês Heike

Kamerlingh Onne. Por meio de um processo de resfriamento, certos materiais

principalmente a cerâmica, adquirem uma propriedade peculiar: nenhum campo magnético

pode penetra-lo. Isso acontece a uma temperatura muito baixa, chamada de temperatura de

transição. Na foto, o cubo que está levitando é um ímã e o material supercondutor esta

abaixo. Já que ele não permite que o campo magnético passe, é como se a sua força batesse

e voltasse, fazendo o imã levitar. Para poder resfriar os materiais a uma temperatura tão

fria, é usado o hélio líquido que chega a temperatura de 223graus negativos.

Hidrelétrica

Hidrelétrica

Que a força é da queda d’água todo mundo sabe. Mas onde entra o magnetismo nessa

história?

Primeiro é preciso conhecer uma das leis básicas do eletromagnetismo: Onde a corrente há

campo magnético, por meio de um fio condutor, há corrente elétrica. Veja a importância do

magnetismo na geração de energia.

1- A usina hidrelétrica armazena água e faz passar por um tubo afunilado perto da

turbina, aumentando sua velocidade;

2- A água entra na turbina gigante e faz girar pás que ficam na parte inferior, fazendo com

que o eixo principal entre em rotação;

3- O eixo faz girar os imãs rotativos ( que funcionam como um só ), criando um poderoso

campo magnético ao seu redor;

 

4- A corrente elétrica produzida pelo campo magnético passa através do metal condutor

(envoltório fixo) e conduzida às subestações, que distribuem a eletricidade.

O campo magnético da Terra

O campo magnético da Terra

“A terra possui uma alma magnética”, descreveu em 1600 o inglês William Gilbert,

primeiro cientista a estudar o fenômeno. Foi ele também quem comparou o planeta a um

ímã, o que explicaria o funcionamento das bússolas. Gilbert nunca conseguiu provar sua

teoria, mas estava no caminho certo: a terra tem um campo magnético ao seu redor,

formado por dois pólos que não coincidem com os geográficos.

Hoje, a ciência sabe que esse campo magnético tem origem numa área próxima ao centro

da terra. Entre 2900 e 5200 quilômetros de profundidade, há um fluido metálico constituído

principalmente de ferro. Ele está em constante movimento, graças à rotação da terra, a

variações de temperatura e ao atrito com partes sólidas. Essa movimentação forma uma

corrente elétrica que acaba gerando o campo magnético terrestre.

As auroras polares são deslumbrantes, mas já inspiraram pânico ao longo da história da

humanidade. Os habitantes da Califórnia, nos Estados Unidos, viram o céu avermelhado em

1941 e imaginaram ser um ataque dos japoneses. Erro parecido foi cometido pelo

imperador romano Tibério (42 a.C. -37d. C.), que confundiu a ocorrência de uma aurora

polar com as luzes de uma cidade em chamas. Batizadas por Galileu Galilei de aurora

boreal (de Bárias, deus grego do vento norte), mais tarde descobriu-se que o fenômeno

também acontece no hemisfério sul-nesse caso, é chamado de aurora astral. Quem tirou as

auroras do terreno da superstição foi o astrônomo inglês Edmond Halley(1656-1742),

associou-se o fenômeno ao magnetismo terrestre. Formadas logo após os períodos de

grande atividade no sol as chamadas tempestades solares -, elas são resultados de uma

chuva de partículas subatômicas atraídas pelos pólos magnéticos da Terra. O vento solar

Propriedades das Ondas

Propriedades de Ondas Eletromagnéticas

O que são ondas eletromagnéticas?

As ondas electromagnéticas são formados quando existe um processo contínuo de um campo eléctrico desenvolvimento de um campo magnético e vice-versa. Uma onda electromagnética tem ambos, eléctrico, bem como componentes magnéticos. A produção de magnetismo devido a corrente eléctrica é conhecido como electromagnetismo. A teoria eletromagnética foi desenvolvida por James Maxwell, enquanto Heinrich Hertz demonstrou ondas eletromagnéticas. Maxwell observou-se que as partículas electricamente carregadas, quando em movimento, criado um campo magnético. Isso deu origem a ondas eletromagnéticas.

A descoberta de ondas electromagnéticas provou ser revolucionária como estas ondas têm várias utilizações. Longo, curto, rádio FM ondas, televisão e telefone sinais podem ser transmitidos através de ondas eletromagnéticas. Essas ondas também transmitir energia sob a forma de raios X, raios gama, raios UV e radiação infravermelha.

Eletromagnéticas propriedades de onda

Luz * viaja através do espaço sob a forma de ondas electromagnéticas.

* A terra recebe quantidade máxima de energia electromagnética do sol. Esta energia atinge a terra através de um vácuo.

As ondas electromagnéticas * podem viajar através ie vácuo,, eles não requerem um meio de transmissão.

As ondas electromagnéticas * são bidimensionais ondas transversais, isto é, a transferência de energia é perpendicular às oscilações.

* Todos os tipos de ondas electromagnéticas viajam à velocidade da luz e à mesma velocidade em vácuo.

Ondas electromagnéticos * não têm massa.

* À medida que o comprimento de onda no espectro diminui, a quantidade de energia transportada pelo aumento ondas. Isto pode ser ilustrado pela fórmula,

E = hc / λ

(Em que E é a energia, h é a constante de Planck, c é a velocidade da luz no vácuo e λ é comprimento de onda)

* Polarização de ondas eletromagnéticas é possível.

* Velocidade de onda electromagnética é igual à velocidade da luz, que é de aproximadamente 3108 m / seg

* Propriedades de ondas eletromagnéticas incluem também que eles não são afetados por campos elétricos ou magnéticos.

* Os ondas electromagnéticas seguem as leis da reflexão, assim como refração.

* A frequência das ondas permanecem mesmo quando mudam meio durante a transmissão.

* Há um espectro de ondas electromagnéticas que incluem ondas com baixos, bem como as frequências mais altas. Ondas eletromagnéticas de alta freqüência são conhecidas como radiações eletromagnéticas, enquanto aqueles com baixa freqüência são chamados de campos electromagnéticos.

* Os radiações eletromagnéticas atuam como ondas, bem como os fótons que não tenham massa.

* Diferentes tipos de ondas eletromagnéticas que compõem o espectro eletromagnético são as ondas infravermelhas, raios ultravioleta, raios de luz visíveis, raios X, raios gama, ondas de micro e ondas de rádio. Eles só diferem em comprimentos de onda.

O princípio do electromagnetismo é usado para fazer electromagnetos. Eletroímãs são utilizados em vários campos, incluindo campos técnicos e médicos. Os eletroímãs também são utilizados em quase todos os aparelhos eléctricos, ressonância magnética, etc Mas as ondas eletromagnéticas também podem causar perigo e risco para a saúde humana. Radiações eletromagnéticas podem causar câncer, doenças de pele, problemas digestivos e muitas outras doenças.

Observa-se que as propriedades de onda electromagnéticos são diferentes e também estimulante para o estudo. Enquanto electromagnetismo é considerada como uma dádiva, os efeitos adversos da presente boon certamente não pode ser ignorada.

Ondas

As ondas electromagnéticas são produzidas por fontes constituídas por cargas eléctricas em movimento não uniforme. Uma vez produzidas, propagam-se a partir da fonte e independentemente desta, a uma velocidade de 3,0 × 10⁸ m/s, no vácuo.

Os campos eléctricos e magnéticos da onda electromagnética plana constituem uma identidade única, sendo perpendiculares entre si e à direcção de propagação (v. figura 1)

Fig. 1- Onda electromagnética com campos eléctrico, , e indução magnética, , harmónicos

As características essenciais de qualquer onda electromagnética são:

· Frequência (n.º de vibrações por cada unidade de tempo) e o comprimento de onda (distância entre dois máximos consecutivos ou distância percorrida pela onda durante um período de vibração, sendo o período o inverso da frequência de vibração),

· Amplitude,

· Direcção e velocidade de propagação,

· Polarização (direcção de vibração do campo).

A frequência de vibração, n, e o comprimento de onda, l, estão relacionados entre si pela relação

onde c é a velocidade de propagação da onda.

No caso das ondas electromagnéticas, a amplitude da onda é uma medida da intensidade dos campos, medindo-se o campo eléctrico em volt por metro [V/m], e o campo indução magnética em tesla [T]. A este propósito, esclareça-se que na generalidade dos casos nos referiremos à indução magnética, , como sendo o campo magnético, representado habitualmente por, , havendo entre eles uma simples relação de proporcionalidade

numa região onde se observe ausência de materiais ( é a constante de permeabilidade magnética do vácuo). A intensidade do campo magnético, , é expressa no sistema internacional de unidades (SI) em ampere por metro [A/m].

Em espaço aberto, as ondas electromagnéticas propagam-se em linha recta com velocidade c próxima de 300 000 km/s. Na vizinhança de obstáculos, como o relevo do terreno, espelhos de água, construções, etc., a direcção de propagação pode ser alterada por reflexão, ou por difracção. A reflexão ou a difracção sofridas por uma onda electromagnética, em geral, modificam também a sua amplitude, mas não alteram a frequência. Modificam ainda a polarização da onda (mas este assunto está fora do âmbito do presente trabalho). A Figura 2 mostra os fenómenos de reflexão e de difracção de uma onda electromagnética.

Fig. 2 – Reflexão e difracção de uma onda electromagnética por um objecto.

Mais Ondas

    Quando alguém, dentro do ônibus ou do carro, é obrigado a enfrentar o trânsito infernal de qualquer grande cidade não imagina que acima de sua cabeça outro meio de transporte também disputa um espaço cada vez mais concorrido. São as ondas eletromagnéticas de variadas intensidades, amplitudes e freqüências, que vão e vêm carregando todo tipo de mensagens e imagens. Não se pode vê-las, mas elas estão lá, assim como em toda parte ao redor do mundo — certos tipos de ondas, como algumas de radiodifusão e todas as de televisão, conseguem atravessar a ionosfera terrestre, a 100 mil metros de altitude, e se propagar pelo Cosmo.
É muito difícil estimar o número de todos os tipos de ondas eletromagnéticas que trafegam pela atmosfera. Para se ter uma idéia basta pensar que existem dezenas de milhares de estações de radiodifusão e pouco mais de mil estações de TV espalhadas pelo mundo. Somem-se a esse número os milhões de aparelhos de radiocomunicação instalados em aviões civis e militares, navios, carros de polícia e de bombeiros, ambulâncias, radioamadores e serviços de telecomunicações estatais e privados via satélite. Se todas as ondas eletromagnéticas fossem visíveis a olho nu, o mundo certamente ficaria irreconhecível.

O atual congestionamento do espectro eletromagnético é uma boa medida da necessidade de comunicação entre as pessoas. Desde os primeiros passos da civilização, essa necessidade levou o homem a criar meios de enviar mensagens a distância. Para trocar informações, enviar notícias e saudações já foram usadas as mais diversas formas de comunicação, como pombos-correio, nuvens de fumaça ou mensageiros a cavalo, em carroças ou em navios. Há não mais de cem anos uma mensagem demorava cerca de um mês para ir de navio do Ocidente ao Japão. Até que em 1864 James Clerk Maxwell, professor de Física experimental em Cambridge, na Inglaterra, provou que uma corrente elétrica poderia se propagar à velocidade da luz (300 mil quilômetros por segundo) na forma de ondas.

Pouco tempo depois. em 1888, o físico alemão Heinrich Hertz demonstrou que a previsão de Maxwell era verdadeira. Mas foi o físico italiano Guglielmo Marconi quem primeiro usou as ondas eletromagnéticas em 1901 para transmitir uma mensagem através do Oceano Atlântico. O eletromagnetismo é uma das quatro forças fundamentais que compõem o Universo — junto com a gravitação e as interações nucleares forte e fraca. Uma forma de enxergar o campo magnético (um dos componentes das ondas eletromagnéticas) é fazer a velha experiência escolar de espalhar limalha de ferro numa cartolina e colocar sobre ela uma barra de ímã — imediatamente as minúsculas partículas metálicas se alinham ao longo do campo.

Embora ainda não se conheça tudo sobre essa energia, ela tem sido amplamente explorada nos últimos cinqüenta anos. Depois que se descobriu que uma onda eletromagnética pode se propagar por longas distâncias, o desafio tem sido o de aperfeiçoar técnicas para fazê-la carregar uma quantidade cada vez maior de informação mais e mais longe. Essa onda é chamada portadora porque transporta uma mensagem embutida na variação de sua amplitude e na freqüência com que oscila. Para alguém transmitir um sinal qualquer basta fazer com que um pulso de corrente elétrica passe por uma antena. Como a energia elétrica pode ser uma corrente alternada — porque está constantemente alternando sua polarização, entre positivo e negativo —, no momento em que o pulso é positivo a corrente provoca uma oscilação magnética no campo à volta da antena em certo sentido. Quando o pulso fica negativo, a oscilação é no sentido oposto. Assim, a constância desse movimento alternado cria uma onda.

A grande idéia de Marconi foi a de influir nos pulsos elétricos que passam pela antena de forma similar às batidas dos tambores usados para enviar mensagens entre tribos africanas. Aumentar e diminuir a velocidade das batidas dos pulsos (ou seu ciclo) altera a freqüência com que a onda eletromagnética sobe e desce. Da mesma forma que aumentar e diminuir a força do pulso interfere no tamanho da onda. Foi a Primeira Guerra Mundial que desencadeou a exploração das freqüências de ondas de rádio como meio de comunicação, com a produção em massa de transmissores e receptores encomendados pelos exércitos em conflito. Foi também a partir daí que a atividade radiofônica começou a ser controlada pelos governos.

No final dos anos 20, somente nos Estados Unidos já existiam 732 estações transmissoras de programas de rádio que, particularmente nas maiores cidades, sobrepunham suas ondas umas às outras, criando interferências que tornavam incompreensível a recepção. Para pôr ordem nessa torre de Babel, as autoridades começaram então a regulamentar o uso do que se chamava impropriamente o "éter" (os espaços por onde as ondas se propagam). O rápido crescimento do número de estações de radiodifusão mostrou que as ondas eletromagnéticas são um recurso limitado, que, se não for bem distribuído, gera uma grande confusão. É um recurso natural tanto quanto o são a água e o ar.

A rigor, as ondas servem da mesma forma que as embalagens de produtos das prateleiras dos supermercados: as latas de ervilha devem conter ervilhas que serão compradas por quem quer consumir ervilhas. O fabricante de xampu não pode usar uma lata de ervilhas para vender seu produto pela simples razão de que quem estiver precisando de xampu não vai buscá-lo na prateleira de latas de ervilhas. Como as ondas eletromagnéticas são utilizadas para o transporte de todo tipo de comunicação, podem ser entendidas como embalagens de produtos muito diferentes. Basta imaginar como seria absurdo um piloto de linha aérea ligar o aparelho de comunicação do avião e ouvir música de uma estação de rádio comercial em vez das instruções do controlador de vôo do aeroporto.

Para evitar desastres como esse, a solução foi definir um tipo de onda para cada tipo de usuário. Disciplinou-se o uso do espectro das ondas eletromagnéticas: uma distribuição dessas ondas de acordo com a freqüência. É uma escala dividida em bandas ou faixas ocupadas por ondas que vão das freqüências mais baixas, 30 ciclos por segundo ou 30 hertz (em homenagem ao cientista alemão) até as mais altas de 300 gigahertz ou 300 bilhões de hertz. As ondas curtas e médias são refletidas pela ionosfera e por isso mesmo usadas pelos serviços de radiodifusão que desejam atingir locais distantes — geralmente estações de rádio estatais, como a Radiobrás com sua Voz do Brasil, a Voz da América, do governo americano, ou a emissora pública BBC de Londres.

Da mesma forma fazem os radioamadores, cujos equipamentos têm potência para alcançar outros países. As telecomunicações via satélite, por sua vez, usam freqüências extremamente altas, chamadas microondas, porque conseguem atravessar todas as camadas da atmosfera. Portanto, cada usuário deve utilizar determinada faixa de comprimento de onda, ou faixa de freqüência, alocada para o fim a que ele se propõe. A divisão desse espectro foi definida por um acordo internacional de 1959, mas desde então sucessivas reuniões da União Internacional de Telecomunicações (UIT), ligada à ONU, têm aperfeiçoado e realocado algumas faixas na medida da evolução da tecnologia. Embora o espectro da UIT tenha limites bem definidos, cada país membro da organização estabeleceu pequenas variações de acordo com suas próprias necessidades.

Como se pode perceber na escala do espectro brasileiro, algumas faixas já estão bastante congestionadas. Em São Paulo, onde existe o maior fluxo de telecomunicações do país, na faixa de freqüências muito altas (VHF. do inglês very high frequencies), que vai de 30 megahertz (30 milhões de hertz) até 300 megahertz. não cabe mais nada. É por ela que são transmitidos os sinais de televisão VHF, como os da Rede Globo ou os do SBT, de algumas estações de rádio FM (freqüência modulada) e ainda comunicações de navios, aviões e até de alguns radioamadores. Embora uma imagem de TV precise de um total de 6 megahertz (MHz), tanto na faixa de VHF como na de UHF (ultra high frequencies, dos 300 MHz até os 3 GHz — gigahertz), cabem de fato apenas sete canais na faixa de VHF e pouco mais de dez na de UHF.

Isso porque, além de serem obrigados a compartilhar esse espaço com outros serviços, os canais receberam do governo mais 6 MHz para que não houvesse interferência entre um e outro, o que inevitavelmente aconteceria se existissem emissoras do 2 ao 13. Sendo assim. quem deseja a concessão de uma nova estação de TV em São Paulo precisa utilizar as UHF, como já é o caso da TV +, que ocupa o canal 29, e a TV Jovem Pan, canal 16, ainda em caráter experimental. Este ano deverão estar no ar mais dois ou três canais em UHF, entre eles o 32 da TV Abril.

Embora a situação de São Paulo não seja a mesma em todo o país, o espectro brasileiro já encontra alguma dificuldade para acomodar todas as transformações pelas quais as telecomunicações passaram nos últimos vinte anos. Tanto que o mapa da distribuição de serviços por faixas de onda está sendo revisto pelo Dentel, órgão do Ministério das Comunicações que regula o assunto. Algumas faixas já foram redefinidas. "O mapa mais atualizado e disponível é de 1975 e de lá para cá muita coisa mudou, como as comunicações no meio rural, por exemplo, explica Ivan Pereira Pena, diretor da área de telecomunicações do Dentel. Como a telefonia rural ainda é muito precária, os fazendeiros se comunicam por rádio, numa determinada freqüência que. evidentemente, não pode ser pública.

O exemplo do congestionamento paulista, porém, nem chega perto da situação muito mais estrangulada do espectro americano. Nos Estados Unidos, no caso das TVs, além da ocupação total da faixa de VHF em quase todas as grandes cidades, boa parte das UHF também estão sendo usadas. Outros tipos de serviço criam um aperto ainda mais difícil de administrar. Apenas o governo, incluindo as forças armadas, utiliza boa parte do espectro para telecomunicações reservadas. Pesquisas científicas em Radioastronomia, outro tanto. O caso da telefonia móvel é bem representativo. Esse tipo de telefone funciona à base de ondas de rádio, geralmente em VHF, e pode ser transportado para todo lugar, dentro do carro ou até mesmo na pasta. A demanda pela telefonia móvel cresceu muito nos Estados Unidos nos últimos anos; para atendê-la, as companhias telefônicas reivindicam a ocupação de faixas de UHF, em sua maior parte originalmente destinadas às redes de TV.

Concorrem por esse mesmo espaço os serviços de radiofonia móvel que atendem à polícia e aos bombeiros. Sem falar nas grandes redes de TV que querem investir na HDTV — televisão de alta definição. É que a HDTV, ainda em desenvolvimento, precisará de faixas 50 a 100 por cento maiores que as das televisões comuns. Embora também o brasileiro ainda esteja distante da maravilha que será a HDTV, está próximo de usufruir a comodidade da telefonia móvel. No ano passado, o governo abriu concorrência para que empresas privadas comecem a explorar esse mercado em São Paulo, Rio de Janeiro e Brasília. Ainda não existe decisão oficial acerca da faixa de onda a ser usada por esses telefones, mas é muito provável que seja em UHF.

Como a tendência geral é aumentar o número de usuários de um espaço que fisicamente não pode crescer, governos e universidades de vários países, entre eles o Brasil, estão patrocinando estudos para maximizar o aproveitamento do espectro. Uma hipótese é a digitalização de sinais — transformar os sinais de rádio e TV em sinais digitais, a linguagem usada pelos computadores —, o que reduziria bastante o espaço ocupado por uma transmissão. Mas ainda resta desenvolver tecnologia de baixo custo para esse fim. "O maior desafio é definir uma tecnologia que possa ser produzida em massa", observa Joseph Straubhaar, professor do Departamento de Telecomunicações da Universidade do Estado de Michigan, temporariamente lecionando na Universidade de São Paulo. Enquanto isso não acontece, existe uma alternativa que pode desafogar bastante o congestionamento do espectro: o uso dos cabos de fibra ótica, capazes de transportar quantidades colossais de dados por um fio de fibra de vidro da espessura de um cabelo, sem ocupar o espectro eletromagnético no meio ambiente.

Ondas

   O ser humano e outros animais (à exceção de uns poucos) possuem um mecanismo corpóreo essencial à sua sobrevivência: a visão. Para cada ser vivo, a forma e as funções do olho são as mais diversificadas. No entanto, o fator comum a todos é a forma de impressão deste órgão: a luz. Nossos olhos não vêem a radiação infravermelha, mas a pele detecta: quando nos expomos ao Sol, na praia, por exemplo, o ardor que sentimos na pele é a ação da radiação infravermelha.

A percepção do visível varia muito de uma espécie animal para a outra. Os cachorros e os gatos, por exemplo, não vêm todas as cores, apenas azul e amarelo, mas de maneira geral, em preto e branco numa nuance de cinzas. Nós humanos vemos numa faixa que vai do vermelho ao violeta, passando pelo verde, o amarelo e o azul. Mesmo entre os humanos pode haver grandes variações (leia: daltonismo). As cobras vêm no infravermelho e as abelhas no ultravioleta, cores para as quais somos cegos.
A frequência da luz visível cresce do vermelho para o violeta, consequentemente a energia da radiação também cresce.
A luz violeta por ter o menor comprimento de onda é a mais energética. A luz vermelha, ao contrário, é a menos energética, pois seu comprimento de onda é o maior na faixa do visível. Por este motivo é perigosa a exposição à radiação ultravioleta. Na pele, um dos efeitos imediatos da radiação ultravioleta são a queimadura solar (eritema) e o bronzeamento (melanogênese). Os efeitos tardios são o fotoenvelhecimento e o câncer de pele. (Leia: espectro eletromagnético)
A luz é uma energia radiante que impressiona os olhos e é chamada, de forma mais técnica, de onda eletromagnética. Chamamos de onda eletromagnética o tipo de onda formada por um campo elétrico e outro magnético que são perpendiculares entre si e que se deslocam em uma direção perpendicular às duas primeiras. Por esta característica, a onda eletromagnética é dita onda transversal.

Os dois campos (elétrico e magnético) oscilam em fase, ou seja, o comportamento matemático da oscilação destes campos pode ser descrito por uma equação senoidal onde os valores máximos de uma função coincidem com os valores mínimos da outra.
O fato de serem formadas por dois tipos de campo que oscilam no tempo confere à esta onda a capacidade de se propagar no vácuo.
Como exemplo de ondas eletromagnéticas, podemos citar as ondas de rádio, as ondas de televisão, as ondas luminosas, as microondas, os raios X e outras. Essas denominações são dadas de acordo com a fonte geradora dessas ondas e correspondem a diferentes faixas de frequências.
Maxwell foi o cientista que trouxe ao homem à magnitude de abrangência deste tipo de onda. James Clerk Maxwell (831-1879), desde jovem estava decido a colocar as idéias de Faraday e seus antecessores em uma formulação matemática. Nesse esforço acabou propondo, sem nenhuma evidência experimental prévia, que a lei de Faraday, que qualitativamente diz “um campo magnético variável no tempo gera um campo elétrico”, seria complementada por uma lei análoga que diz “um campo elétrico variável no tempo gera um campo magnético”.
A máxima velocidade alcançada por uma onda eletromagnética é c (3.10⁸m/s) segundo a Teoria da Relatividade de Albert Einstein. O valor de c pode ser calculado a partir de um dos resultados possíveis das Equações de Maxwell:

onde o termo µ₀ representa a permeabilidade magnética no vácuo e ε₀ é a constante dielétrica no vácuo.

Um dos argumentos utilizados para comprovar a Teoria da Relatividade e confirmar que c é um valor limite e invariante foram os experimentos de Michelson e Morley com o interferômetro. Atualmente, físicos alemães da Heinrich-Heine University, em Düsseldorf, conseguiram repetir o experimento de Michelson e Morley e concluíram que a velocidade da luz é realmente um invariante. A precisão chega a uma parte em 10¹⁷! O experimento é 100 milhões de vezes mais preciso que o original. O artigo foi divulgado no Physical Review Letters. Mais detalhes em http://physicsworld.com/cws/article/news/40355.

Interferômetro de Michelson

Ondas Eletromagnéticas

O apogeu da teoria ondulatória da luz coincidiu com a publicação, por James Clerk Maxwell, de uma série de artigos (1855 a 1865) ¹. Durante a construção de sua teoria eletromagnética, Maxwell gradativamente foi se convencendo da existência de um hipotético éter eletromagnético, a comportar as linhas de força de Faraday. Este éter seria o responsável pela propagação de alguma coisa a que Faraday (1846) denominara radiação como uma vibração das linhas de força ¹. No seu tratado sobre eletricidade e magnetismo ², publicado em 1873, Maxwell refere-se a essa radiação, proposta por Faraday, como propagação de ondulações em um meio não condutor. Chega então a deduzir uma fórmula a relacionar propriedades eletromagnéticas, definidas em sua teoria, com a velocidade V de propagação desses distúrbios eletromagnéticos, chegando então à seguinte expressão:

onde e_o = permissividade no vácuo e m_o = permeabilidade no vácuo (essas variáveis, foram adaptadas aos símbolos e nomes utilizados na atualidade; no original e_o = K).

Como e_o e m_o são passíveis de determinação laboratorial, Maxwell utilizou-se dos valores dessas propriedades eletromagnéticas (e_o e m_o) conhecidas na época, chegando ao valor numérico de V. Concluiu então que V era da mesma ordem de magnitude da já determinada ¾por vários autores, e por métodos diversos e ópticos¾ velocidade da luz no ar ou no espaço planetário (vácuo).

Ao concluir sua teoria, Maxwell tinha plena convicção de que o éter eletromagnético seria o mesmo éter luminífero das teorias óptico-ondulatórias aceitas na época, mas é importante ressaltar que as ondulações eletromagnéticas eram encaradas, na época de Faraday e Maxwell, como hipóteses, ainda que descrevessem, com propriedade, distúrbios observados em um campo eletromagnético; somente em 1888 (quinze anos após a publicação do tratado de eletromagnetismo de Maxwell), essas "ondulações" foram produzidas e detectadas por Heinrich Hertz ³.

A identidade entre essas ondulações e a luz não era necessária para a conclusão da teoria eletromagnética de Maxwell. Muito pelo contrário, foi com essa hipótese, assumida após a conclusão de estudos relativos ao eletromagnetismo, que Maxwell desenvolveu outra teoria, a teoria eletromagnetica da luz, exposta nos quatro últimos capítulos de seu tratado sobre eletromagnetismo. A partir dessa teoria foi que Maxwell passou em definitivo a optar pela aceitação da luz como "onda eletromagnética". Conseqüentemente, a "natureza problemática da vitória da teoria ondulatória", referida por Einstein e Infeld (vide capítulo VI - item VI.1), não implica necessariamente na inconsistência do modelo eletromagnético macroscópico de Maxwell.

III.2 - Teorias de emissão

Se raciocinarmos segundo Newton, os campos eletromagnéticos estacionários ¾campo elétrico e campo magnético¾ seriam, a exemplo do campo gravitacional, produzidos graças à emissão, pelos corpos materiais, de alguma coisa de natureza imaterial. ⁴ Classicamente falando, essa alguma coisa, sendo imaterial, não deveria transportar energia ⁵. O termo energia foi utilizado, em sua plenitude física atual, posteriormente a Newton e somente a partir do século XIX começou a se pensar em energia contida nos campos estacionários. Não se deve confundir energia do campo com energia potencial, pois esta foi pensada inicialmente como uma energia contida em um objeto pelo fato dele se situar em um campo.

Por outro lado, se raciocinarmos segundo Maxwell, se a luz for absorvida por um corpo, este corpo torna-se aquecido, o que mostra que ele recebeu energia do exterior ⁶.

Se pretendermos compatibilizar os dois raciocínios (de Newton e de Maxwell), a única solução seria supormos que luz e onda eletromagnética seriam entidades emitidas pelos corpos, mas a representarem coisas distintas, ainda que possuam uma afinidade muito grande (a mesma fonte, os mesmos receptores, a mesma velocidade e um inter-relacionamento muito intenso entre ambas ao se encontrarem no espaço). Não obstante, Maxwell optou pela teoria mecânico-ondulatória tanto para os campos quanto para a luz e, portanto, pela suposição da não-emissão ⁶; e a identidade propalada por Maxwell decorre desta opção. Ao que parece, em nenhum trecho de sua obra Maxwell chegou a assumir a possibilidade da existência de alguma coisa de natureza imaterial emitida pelos corpos materiais (o espírito da matéria de Newton - vide ítem I-2); ou seja, emissão para Maxwell seria emissão de matéria, não havendo nada de imaterial em sua teoria eletromagnética ¾nem mesmo o éter¾ a se assemelhar com o espírito da matéria newtoniano.

A teoria ondulatória clássica difere das teorias de emissão ¾seja material, seja imaterial¾ principalmente por assumir a existência de um meio etéreo a conter a energia que se propaga ⁶, seja cinética (vibrações do meio), seja potencial (elasticidade). Nada obsta a que se pense na existência de um éter imaterial, mas não foi essa a opção de Maxwell, pois ele deixa claro, em toda a sua obra, acreditar num comprometimento de natureza mecânica entre matéria e energia. Muitos na atualidade acreditam num éter imaterial ou, até mesmo, num éter a satisfazer os caprichos de uma matemática sofisticada. Einstein chega próximo a essa situação, deixando claro que essa idéia de éter poderia ser deixada de lado num estudo inicial ⁷.

III.3 - A representação das ondas eletromagnéticas

No estudo das ondas eletromagnéticas é costume dar-se uma ênfase toda especial às chamadas ondas planas, ou seja, aquelas que se propagam numa direção fixa. Com esta simplificação, a configuração mais simples seria aquela a representar um dos constituintes elementares da onda a percorrer um eixo retilíneo. Na figura 10 está representado um tipo padrão (onda senoidal) desses elementos propagando-se na direção x, com o campo elétrico E na direção y e o campo magnético B na direção z. Os campos E e B são sempre perpendiculares à direção de propagação e são perpendiculares entre si. Diz-se também que essa onda é linearmente polarizada ⁸, denominação esta a significar que o campo elétrico se restringe a ser paralelo a uma determinada reta do plano xy (no caso representado na figura, a reta considerada é paralela ao eixo y).

Figura 10: Onda eletromagnética plana, linearmente polarizada.

Uma figura semelhante, e com animação java, pode ser observada no site do Departamento de Física da UFSC [estando na internet, clique aqui para visualizar a imagem].

No estudo da óptica ondulatória é costume utilizar-se desta imagem (figura 10) para representar o componente mais simples da luz, aquele que virá, sob certos aspectos, a identificar-se com o fóton das teorias atuais, como veremos nos capítulos seguintes. Diz-se também que essa luz, linearmente polarizada, seria aquela emitida por um átomo individual, e o campo elétrico transversal da luz seria sempre dirigido num plano que contém a linha ao longo da qual oscila a distribuição de carga e a direção de propagação da luz ⁹.

Costuma-se representar a onda eletromagnética da figura 10 através de sua imagem num plano perpendicular à direção de propagação (eixo x) e com o valor máximo para o vetor campo elétrico E, como mostrado na figura 11a. Pode-se ainda deixar de representar o vetor campo magnético B, como mostrado na figura 11b. Esta simplificação facilita o estudo de situações mais complexas, como veremos logo a seguir.

Figura 11: a) Onda eletromagnética plana observada na direção de propagação.
b) A mesma onda representada de maneira simplificada,
apenas com o campo E.

Assume-se também que, via de regra, a onda eletromagnética emitida por uma coleção de átomos é não polarizada, porque não há relação entre a orientação da linha de oscilação das cargas num átomo e a orientação desta linha num outro átomo. Ocorrem então todas as polarizações possíveis e, portanto, não há polarização ⁹. Representaremos essa onda não polarizada como mostrado na figura 12.

Figura 12: Representação esquemática da
onda eletromagnética não polarizada.

III.4 - Contraste onda-corpúsculo:

As figuras 10 e 11 devem ser comparadas, respectivamente, com as figuras 6 e 5 da representação corpuscular compatível com as idéias de Newton e apresentadas no capítulo I, item 3, sob o título os lados da luz). O campo E corresponde aos lados em cima e embaixo (giro polar) do raio de luz corpuscular, e o campo B corresponde aos lados direita e esquerda (giro equatorial). Nestas condições, a figura 13 ilustra o contraste que seria esperado observar entre as representações da teoria ondulatória eletromagnética atual e de uma possível teoria corpuscular da luz nos moldes newtonianos.

Figura 13: Luz ondulatória versus luz corpuscular.

Não é necessário que um raio de luz complexo apresente todos os componentes em todas as direções ao mesmo tempo. No caso eletromagnético ondulatório, isso significaria a anulação do campo E (soma vetorial). Em outras palavras, os raios elementares que entram na constituição de um raio de luz, via de regra não viajam concomitantemente, sendo mais provável que aconteça o que está representado na figura 14, a seguir, se bem que em visão de câmera excessivamente lenta. Como o comprimento de onda da luz visível é da ordem de 10^-6 metros e a velocidade da luz da ordem de 300.000 km/s, se fosse possível fotografar o pisca-pisca observado na figura 14 na freqüência real, por melhor que fosse o flash utilizado, iríamos obter a figura 13 a sugerir uma estrutura cristalina, mesmo para um raio de luz dentre os considerados como de intensidade bastante baixa para o olho normal.

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Figura 14: Representação dinâmica de um raio de luz não polarizada atravessando
o plano da tela. Com essa imagem estamos pretendendo desfazer aquela estrutura
aparentemente cristalina do esquema do raio de luz da figura 14, apelando-se para
o artifício da câmera super lenta.

As figuras têm um valor didático que não deve ser hipervalorizado, qualquer que seja a teoria utilizada (corpuscular ou ondulatória). As flechas do campo elétrico não existem e a medida do campo refere-se a um valor localizado no ponto central do esquema. Assim também o raio de luz é uma entidade hipotética, a representar a trajetória dos corpúsculos que estão viajando segundo uma linha (vide figura 6 do capítulo I) e, portanto, deveriam ocupar também o ponto central do esquema. Conseqüentemente, a estrutura cristalina referida no parágrafo anterior é um artefato de representação, nada mais do que isso. O que não significa dizer que os corpúsculos de luz, na suposição de existirem, não poderiam simular imagens cristalinas no espaço, se bem que pertencentes a raios distintos.

 

Onde estão as ondas ?

   Introdução 

 É importante tomarmos consciência de como estamos imersos em ondas eletromagnéticas. Iniciando pelos Sol, a maior e mais importante fonte para os seres terrestres, cuja vida depende do calor e da luz recebidos através de ondas eletromagnéticas.

Além de outras, recebemos também: a radiação eletromagnética emitida, por átomos de hidrogênio neutro que povoam o espaço interestelar da nossa galáxia; as emissões na faixa de radiofrequências dos "quasares" (objetos ópticos que se encontram a enormes distâncias de nós, muito além de nossa galáxia, e que produzem enorme quantidade de energia); pulsos intensos de radiação dos "pulsares" (estrelas pequenas cuja densidade média é em torno de 10 trilhões de vezes a densidade média do Sol).

 Além de outras, recebemos também: a radiação eletromagnética emitida, por átomos de hidrogênio neutro que povoam o espaço interestelar da nossa galáxia; as emissões na faixa de radiofrequências dos "quasares" (objetos ópticos que se encontram a enormes distâncias de nós, muito além de nossa galáxia, e que produzem enorme quantidade de energia); pulsos intensos de radiação dos "pulsares" (estrelas pequenas cuja densidade média é em torno de 10 trilhões de vezes a densidade média do Sol).

                      

Essas radiações são tão importantes que deram origem a uma nova ciência, a Radioastronomia, que se preocupa em captar e analisar essas informações obtidas do espaço através de ondas.

Há ainda as fontes terrestres de radiação eletromagnética: as estações de rádio e de TV, o sistema de telecomunicações à base de microondas, lâmpadas artificiais, corpos aquecidos e muitas outras.

A primeira previsão da existência de ondas eletromagnéticas foi feita, em 1864, pelo físico escocês, James Clerk Maxwell . Ele conseguiu provar teoricamente que uma perturbação eletromagnética devia se propagar no vácuo com uma velocidade igual à da luz.

E a primeira verificação experimental foi feita por Henrich Hertz, em 1887. Hertz produziu ondas eletromagnéticas por meio de circuitos oscilantes e, depois, detectou-se por meio de outros circuitos sintonizados na mesma frequência. Seu trabalho foi homenageado posteriormente colocando-se o nome "Hertz" para unidade de frequência.

   LEIS DE MAXWELL

 Maxwell estabeleceu algumas leis básicas de electromagnetismo  baseado nas já conhecidas anteriormente, como a Lei de Coulomb, a Lei de Ampère, a Lei de Faraday, etc.

Na realidade , Maxwell reuniu os conhecimentos existentes e descobriu as correlações que havia em alguns fenômenos, dando origem à teoria de que eletricidade, magnetismo e óptica são de fato manifestações diferentes do mesmo fenômeno físico.

O físico inglês Michael Faraday já havia afirmado que era possível produzir um campo a partir de um campo magnético variável.

Imagine um imã e um anel:

                      

 Considere o imã perpendicular ao plano do anel. Movendo-se ou o imã ou o anel, aparecerá uma corrente no anel, causado por um campo elétrico criado devido à variação do fluxo magnético no anel.

Maxwell verificou que o contrário também era possível. Um campo elétrico variável podia gerar um campo magnético.

Imagine duas placas paralelas sendo carregadas progressivamente:

                 

    Ao crescerem as cargas das placas, o campo elétrico aumenta, produzindo uma campo magnético (devido a variação do campo elétrico).

Embora Maxwell tenha estabelecido quatro equações para descrever os fenômenos eletromagnéticos analisados, podemos ter uma noção de sua teoria baseados em duas conclusões:

• Um campo elétrico variável no tempo produz um campo magnético.
• Um campo magnético variável no tempo produz um campo elétrico.

  

  A GERAÇÃO DE ONDAS ELETROMAGNÉTICAS

Imagine uma antena de uma estação de rádio:

            
 Na extremidade da antena existe um fio ligado pelo seu centro a uma fonte alternada (que inverte o sentido a intervalos de tempo determinados). Num certo instante, teremos a corrente num sentido e, depois de alguns instantes, a corrente no outro sentido.

                                           

 A velocidade de propagação de uma onda eletromagnética depende do meio em que ela se propaga.

Maxwell mostrou que a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética, no vácuo, é dada pela expressão:

                                                      
 onde  é a permissividade elétrica do vácuo e  é a permeabilidade magnética do vácuo.

Aplicando os valores de  e de  na expressão acima, encontra-se a velocidade:

                                                     

                                                                ou

                                               

                                                           (valor exato)

  que é igual a velocidade da luz. Nisso Maxwell se baseou para afirmar que a luz também é uma onda eletromagnética.

  Podemos resumir as características das ondas eletromagnéticas no seguinte:

                  

• São formadas por campos elétricos e campos magnéticos variáveis.
• O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético.
• São ondas transversais (os campos são perpendiculares à direção de propagação).
• Propagam-se no vácuo com a velocidade "c" .
• Podem propagar-se num meio material com velocidade menor que a obtida no vácuo.

  Com isto, o campo elétrico ao redor do fio em um certo instante estará apontando num sentido e, depois, no sentido contrário.

  Esse campo elétrico variável (E) irá gerar um campo magnético (B) , que será também variável. Por sua vez, esse campo magnético irá gerar um campo elétrico. E assim por diante .... 

  Cada campo varia e gera outro campo que, por ser variável, gera outro campo: e está criada a perturbação eletromagnética que se propaga através do espaço, constituída pelos dois campos em recíprocas induções.

      

              

    Note que o campo elétrico é perpendicular à direção de propagação e o campo magnético também, o que comprova que a onda eletromagnética é uma onda transversal.
 
   Além disso, o campo elétrico é perpendicular ao campo magnético, o que podemos verificar facilmente: quando um fio é percorrido por cargas em movimento, o campo elétrico num ponto próximo ao fio pertence ao plano do fio, enquanto o campo magnético está saindo ou entrando neste plano.

               

    ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

   A palavra espectro (do latim "spectrum", que significa fantasma ou aparição) foi usada por Isaac Newton, no século XVII, para descrever a faixa de cores que apareceu quando numa experiência a luz do Sol atravessou um prisma de vidro em sua trajetória.

  Atualmente chama-se espectro eletromagnético à faixa de frequências e respectivos comprimentos de ondas que caracterizam os diversos tipos de ondas eletromagnéticas.

  As ondas eletromagnéticas no vácuo têm a mesma velocidade , modificando a frequência de acordo com espécie e, consequentemente, o comprimento de onda.

                

   ** As escalas de frequência e comprimento de onda são logarítmicas.

Fisicamente, não há intervalos no espectro. Podemos ter ondas de qualquer frequências que são idênticas na sua natureza, diferenciando no modo como podemos captá-las.

  

  Observe que algumas frequências de TV podem coincidir com a frequência de FM. Isso permite algumas vezes captar uma rádio FM na televisão ou captar um canal de TV num aparelho de rádio FM.

CARACTERÍSTICAS DAS PRINCIPAIS RADIAÇÕESOndas de Rádio

   "Ondas de rádio" é a denominação dada às ondas desde frequências muito pequenas, até 1012 Hz , acima da qual estão os raios infravermelhos.

  

  As ondas de rádio são geradas por osciladores eletrônicos instalados geralmente em um lugar alto, para atingir uma maior região. Logo o nome "ondas de rádio" inclui as microondas, as ondas de TV, as ondas curtas, as ondas longas e as próprias bandas de AM e FM.

Ondas de rádio propriamente ditas

  

  As ondas de rádio propriamente ditas, que vão de 104 Hz a 107 Hz , têm comprimento de onda grande, o que permite que elas sejam refletidas pelas camadas ionizadas da atmosfera superior (ionosfera).

                      

   Estas ondas, além disso, têm a capacidade de contornar obstáculos como árvores, edifícios, de modo que é relativamente fácil captá-las num aparelho rádio-receptor.

   Ondas de TV

As emissões de TV são feitas a partir de 5x107 Hz (50 MHz) . É costume classificar as ondas de TV em bandas de frequência (faixa de frequência), que são:

• VHF : very high frequency (54 MHz à 216 MHZ è canal 2 à 13)
• UHF : ultra-high frequency (470 MHz à 890 MHz è canal 14 à 83)
• SHF : super-high frequency
• EHF : extremely high frequency
• VHFI : veri high frequency indeed

As ondas de TV não são refletidas pela ionosfera, de modo que para estas ondas serem captadas a distâncias superiores a 75 Km é necessário o uso de estações repetidoras.

         

Microondas
  Microondas correspondem à faixa de mais alta frequência produzida por osciladores eletrônicos.

  Frequências mais altas que as microondas só as produzidas por oscilações moleculares e atômicas.

  As microondas são muito utilizadas em telecomunicações. As ligações de telefone e programas de TV recebidos "via satélite" de outros países são feitas com o emprego de microondas.

         

As microondas também podem ser utilizadas para funcionamento de um radar. Uma fonte emite uma radiação que atinge um objeto e volta para o ponto onde a onda foi emitida. De acordo com a direção em que a radiação volta pode ser descoberta a localização do objeto que refletiu a onda.

         

Luz visível Note que nosso olho só tem condições de perceber frequências que vão de 4,3x1014 Hz a 7x1014 , faixa indicada pelo espectro como luz visível.

 Nosso olho percebe a frequência de 4,3x1014 como a cor vermelha. Frequências abaixo desta não são visíveis e são chamados de raios infravermelhos , que têm algumas aplicações práticas.

 A frequência de 7x1014 é vista pelo olho como cor violeta. Frequências acima desta também não são visíveis e recebem o nome de raios ultravioleta. Têm também algumas aplicações.

 A faixa correspondente à luz visível pode ser subdividida de acordo com o espectro a seguir.
              

Raios X

 Os raios X foram descobertos, em 1895, pelo físico alemão Wilhelm Röntgen. Os raios X têm frequência alta e possuem muita energia. São capazes de atravessar muitas substâncias embora sejam detidos por outras, principalmente pelo chumbo.

  Esses raios são produzidos sempre que um feixe de elétrons dotados de energia incidem sobre um obstáculo material. A energia cinética do feixe incidente é parcialmente transformada em energia eletromagnética, dando origem aos raios X.

 Os raios X são capazes de impressionar uma chapa fotográfica e são muito utilizados em radiografias, já que conseguem atravessar a pele e os músculos da pessoa, mas são retidos pelos ossos.
               

  Os raios X são também bastante utilizados no tratamento de doenças como o câncer. Têm ainda outras aplicações: na pesquisa da estrutura da matéria, em Química, em Mineralogia e outros ramos.

Raios Gama
  As ondas eletromagnéticas com frequência acima da dos raios X recebe o nome de raios gama (g ).
Os raios g são produzidos por desintegração natural ou artificial de elementos radioativos.
         

   Um material radioativo pode emitir raios g durante muito tempo, até atingir uma forma mais estável.

  Raios g de alta energia podem ser observados também nos raios cósmicos que atingem a alta atmosfera terrestre em grande quantidade por segundo.

 Os raios g podem causar graves danos às células, de modo que os cientistas que trabalham em laboratório de radiação devem desenvolver métodos especiais de detecção e proteção contra doses excessivas desses raios.