Fisica

Fenômenos Periódicos:

O que são?

Chamamos de um fenômeno de periódico aquele que se repete sempre após o mesmo intervalo de tempo. Um exemplo mais simples de um fenômeno de periódico é o dia. O movimento do Sol que aparecer pela manhã e se por no fim da tarde até novamente aparecer de novo, determina o que chamamos de dia. Um outro conceito que ajuda a complementar esse é que os fenômenos periódicos são aqueles que se repetem periodicamente ou seja, a cada período inteiro.

Importância

Os fenômenos periódicos podem ser muito úteis para medir a passagem do tempo. Os corpos celestes foram muito importantes por que, entre eles, há diversos que executam um movimento periódico que podem ser percebidos por nós e por isto, foram utilizados para construir o nosso calendário. Estando na Terra, como nós estamos, e olhando para o céu nós podemos perceber muitos movimentos periódicos. Os mais fáceis de observar são os movimentos do Sol e da Lua. Muitos fenômenos ou situações que estão presentes em nosso dia a dia são periódicos, isto é, de tempos em tempos se repetem, e um outro exemplo que colabora com essa afirmação é o nascer do sol e por do sol.

Tipos

Onda mecânica é uma perturbação que se propaga em um meio material e que é governada pelas Leis de Newton. As ondas geralmente são categorizadas em dois tipos principais, as ondas mecânicas e as ondas eletromagnéticas. Apesar de também serem consideradas ondas, as ondas de matéria, com as quais geralmente estamos menos familiarizados,muitas vezes são excluídas desta categoria, pois as ondas são, frequentemente definidas como transmissão de energia sem transmissão de matéria.

As ondas mecânicas, como indica a sua definição, não se propagam no vácuo.

Quando uma onda mecânica se propaga há um transporte de energia cinética e potencial.

A velocidade de propagação da onda mecânica depende da densidade e elasticidade do meio.

Todas as ondas mecânicas precisam de:

Alguma origem de perturbação. Este agente transferirá energia para o meio.

Um meio.

Um mecanismo físico para que as partículas do meio influenciem umas as outras.

As ondas mecânicas possuem diversas características mensuráveis que podemos analisar fisicamente.

Consideremos o exemplo de uma corda esticada onde seguramos uma extremidade com a outra presa. Ao balançar a extremidade livre fazendo um movimento para cima seguido de um movimento de volta a posição original, geramos uma perturbação isolada, que chamamos pulso. Como o movimento da onda (que corre ao longo da corda) é perpendicular ao movimento dos pontos da corda (que sobem e descem), esse é um exemplo de onda transversal.1 Os pulsos, porém, se apresentam em todos os tipos de onda. Seguindo o exemplo, se esse movimento que originou o pulso é contínuo e se extende para baixo da corda temos uma emissão contínua de pulsos, que formam um trem de ondas que chamamos de onda periódica.3

Amplitude e comprimento de onda

A altura máxima que esse pulso atinge em relação a corda em repouso é chamada amplitude. Em uma onda periódica, podemos medir a distância entre um pulso para cima da corda e outro, onde essa onda iniciaria sua repetição, ou seja, um ciclo completo da onda. Essa distância chamamos de comprimento de onda.5 Ambas essas medidas são comprimentos, podemos então descrevê-las, pelo SI, em metros.

Período e frequência

O tempo que um comprimento de onda passa por um referencial, chamamos período. E a frequência é a determinação de quantos ciclos completos ocorrem em dado intervalo de tempo fixo.5 No SI, o período é dado em segundos e a frequência é dada em hertz.

f = \frac{1}{T}

onde

f é a frequência

T é o período

O som é a propagação de uma frente de compressão mecânica ou onda mecânica; é uma onda longitudinal, que se propaga de forma circuncêntrica, apenas em meios materiais (que têm massa e elasticidade), como os sólidos, líquidos ou gasosos.1

Os sons naturais são, na sua maior parte, combinações de sinais, mas um som puro monotónico, representado por uma senóide pura, possui uma velocidade de oscilação ou frequência que se mede em hertz (Hz) e uma amplitude ou energia que se mede em decibéis. Os sons audíveis pelo ouvido humano têm uma frequência entre 20 Hz e 20.000 Hz. Abaixo e acima desta faixa estão infrassom e ultrassom, respectivamente.2

Seres humanos e vários animais percebem sons com o sentido da audição, com seus dois ouvidos, o que permite saber a distância e posição da fonte sonora: a chamada audição estereofônica. Muitos sons de baixa frequência também podem ser sentidos por outras partes do corpo e pesquisas revelam que elefantes se comunicam através de infra-sons.

Para os humanos, a audição é normalmente limitada por frequências entre 20 Hz e 20.000 Hz (20 kHz), embora estes limites não sejam absolutos. O limite maior normalmente decresce com a idade. Outras espécies têm diferentes níveis de audição. Por exemplo, os cães conseguem perceber vibrações mais altas que 20.000 Hz. Como um sinal percebido por um dos sentidos, o som é usado por muitas espécies para detectar o perigo, orientação, caça e comunicação. A atmosfera da Terra, a água e virtualmente todos os fenômenos físicos, como o fogo, a chuva, o vento, as ondas ou os terremotos produzem sons únicos. Muitas espécies, como os sapos, os pássaros, mamíferos terrestres e aquáticos foram, também, desenvolvendo órgãos especiais para produzir som. Em algumas espécies, estes evoluíram para produzir o canto e a fala.

Os sons são usados de várias maneiras, muito especialmente para comunicação através da fala ou, por exemplo, música. A percepção do som também pode ser usada para adquirir informações sobre o ambiente em propriedades como características espaciais (forma, topografia) e presença de outros animais ou objetos. Por exemplo, morcegos, baleias e golfinhos usam a ecolocalização para voar e nadar por entre obstáculos e caçar suas presas. Navios e submarinos usam o sonar; seres humanos recebem e usam informações espaciais percebidas em sons. Outra aplicação importante das ondas sonoras é a visualização de tecidos do corpo: ultrassonografia. Através do eco produzido pelas ondas nos órgãos, é possível analisar as propriedades mecânicas dos tecidos e reproduzílas em imagens em escala de cinza.

O som pode ser descrito através de uma sequência de ondas sonoras, que são ondas de deslocamento, densidade e pressão que se propagam pelos meios compressíveis. Quando uma onda sonora se propaga através de qualquer gás, ocorrem várias compressões e rarefações de pequenos volumes do gás. Através da análise de quanto um elemento do gás modifica o seu volume e sua densidade, é possível determinar a velocidade da onda sonora naquele meio:

v = \sqrt{\frac{B}{\rho}},

onde, Β é o módulo da elasticidade volumar e ρ é a densidade do meio. Essas variações de pressão e densidade dão origem ao transporte de energia característico de uma onda.

Cada elemento do ar, quando recebe uma onda sonora, oscila para a esquerda e para a direita, executando um movimento harmônico simples em todo de sua posição de equilíbrio. Pode-se expressar o deslocamento como uma função senoidal, como, por exemplo, cosseno:

s=sm.cos(kx-{\omega}t),

em que sm é amplitude de deslocamento (deslocamento máximo da partícula de ar), k é o número de onda angular e ω é a frequência angular. Conforme a onda se propaga, a pressão do ar diminui em cada ponto com o tempo e essa variação é dada pela equação:

{\Delta}p={\Delta}pm.sen(kx-{\omega}t),

em que {\Delta}pm é:

{\Delta}pm=(v.{\rho}.{\omega}).sm ,

sendo v=velocidade do som e {\rho}= densidade do meio

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.

O espectro (ou espetro) eletromagnético é o intervalo completo de todas as possíveis frequências da radiação eletromagnética. O Espectro Eletromagnético se estende desde frequências abaixo das frequências de baixa frequência até a radiação gama.

O Espectro Eletromagnético é muito usado em ciências como a Física e a Química, através da espectroscopia é possível estudar e caracterizar materiais.

Durante muito tempo, a luz era a única parte conhecida do Espectro Eletromagnético. Os Gregos antigos tinham a noção de que a luz viajava a forma de linhas retas, chegando a estudar algumas de suas propriedades, que fazem parte do que atualmente denominamos Óptica geométrica. Foi somente no século XVI e XVII que o estudo da luz passou a gerar teorias conflitantes quanto a sua natureza. A primeira descoberta de ondas eletromagnéticas além da luz foi em 1800, quando William Herschel descobriu a luz infravermelha.1 Em seu experimento, Herschel direcionou a luz solar através de um prisma, decompondo-a, e então mediu a temperatura de cada cor. Ele descobriu que a temperatura aumentava do violeta para o vermelho, e que a temperatura mais alta se encontrava logo após o vermelho, numa região em que nenhuma luz solar era visível. No ano seguinte, Johann Wilhelm Ritter realizou estudos na outra ponta do espectro e percebeu a existência do que ele chamou de "raios químicos" (raios de luz invisíveis que provocavam reações químicas) que se comportavam de forma semelhante aos raios de luz violeta visíveis, mas estavam além deles no espectro. O termo "raios químicos" foi posteriormente renomeado radiação ultravioleta.

A radiação eletromagnética foi pela primeira vez relacionada com o eletromagnetismo em 1845, quando Michael Faraday percebeu que a polarização da luz viajando através de um material transparente respondia a um campo magnético (ver Efeito Faraday). Durante a década de 1860, James Maxwell desenvolveu quatro equações diferenciais parciais para o campo eletromagnético. Duas dessas equações previam a possibilidade, e o comportamento, de ondas no campo. Analisando a velocidade dessas ondas teóricas, Maxwell descobriu que elas deviam viajar a uma velocidade que semelhante a velocidade da luz, o que o levou a inferência de que a própria luz era uma onda eletromagnética. As equações também previam um número infinito de frequências de ondas eletromagnéticas, todas viajando à velocidade da luz. Esse foi o primeiro indício da existência que um espectro eletromagnético completo.

A previsão de ondas de Maxwell previa também ondas de frequências muito baixas, quando comparadas ao infravermelho. Na tentativa de provar as equações de Maxwell e detectar essas radiações de baixa frequência, em 1886 o físico Heinrich Hertz construiu um aparelho para gerar e detectar o que hoje chamamos de ondas de rádio. Hertz encontrou as ondas e foi capaz de inferir ( medindo seus comprimento e multiplicando por suas frequências) que elas viajavam à velocidade da luz. Hertz também demonstrou que a nova radiação poderia ser refletida e refratada, da mesma forma que a luz.

Em 1895 Wilhelm Röntgen percebeu um novo tipo de radiação emitida durante um experimento com um tubo com vácuo sujeito à alta voltagem. Ele chamou essa radiação de raios-x e descobriu que eles eram capazes de atravessar partes do corpo humano mas eram refletidos ou parados por materiais densos, como os ossos, e passaram a ser amplamente usados na medicina.

A última porção do espectro eletromagnético foi completado com a descoberta dos raios gama. Em 1900 Paul Villard estava estudando as emissões radiativas do radium quando ele identificou um novo tipo de radiação que ele primeiramente pensou se tratar de partículas semelhantes às conhecidas partículas alfa e beta, mas com a propriedade de serem bem mais penetrantes que ambas.

Entretanto, em 1910 o físico William Henry Bragg demonstrou que os raios gama eram uma radiação eletromagnética, e não partícula, e em 1914, Ernest Rutherford (que havia nomeado a radiação de raios gamas em 1903 quando percebeu que eles eram fundamentalmente diferentes de partículas alfa e beta) e Edward Andrade mediram seus comprimentos de onda e descobriram que os raios gama eram semelhantes ao raio-x, porém com comprimentos menor e maior frequência.

Espectro visível (ou espectro óptico) é a porção do espectro eletromagnético cuja radiação é composta por fótons capazes de sensibilizar o olho humano de uma pessoa normal. Identifica-se a correspondente faixa de radiação por luz visível, ou simplesmente luz.

A faixa visível do espectro eletromagnético é delimitada junto à mais baixa frequência oticamente estimulante - percebida como vermelha - pela sugestivamente nomeada faixa de radiação infravermelha, e pelo lado da mais alta frequência perceptível - entendida como violeta - pela nomeada de forma igualmente sugestiva faixa de radiação ultravioleta.

Para cada comprimento de onda pertencente à faixa de luz visível encontra-se associada a percepção de uma cor.

O espectro visível pode ser dividido em subfaixas de acordo com a cor, com a subfaixa do vermelho abarcando os comprimentos de onda longos, a subfaixa do verde ao centro e a subfaixa do violeta abarcando aos comprimentos de onda mais curtos, subdivisões essas facilmente identificáveis na ilustração acima ou mesmo em um arco-íris. Os comprimentos de onda nessa faixa de radiação estão compreendidos entre 370nm (violeta) e 750 nm (vermelho)1 , sendo comum afirmar-se por aproximação que os comprimentos de onda dessa faixa localizam-se entre os 400 e 700 nanômetros (nm). Em termos de frequência, tem-se por correspondência que o espectro visível define-se pela banda situada entre 400 THz e 790 THz.

O espectro visual não apenas é dependente da espécie como também varia muito de uma espécie animal para a outra. Os cachorros e os gatos, por exemplo, não veem todas as cores que os humanos veem, percebendo do nosso espectro visível apenas as subfaixas do azul à amarela. Enxergam contudo geralmente bem em preto e branco, numa nuance de cinzas. Já as cobras veem no infravermelho e as abelhas no ultravioleta, faixas para as quais somos cegos. Conforme dito, nós humanos vemos numa faixa que vai do vermelho ao violeta, passando pelo verde, o amarelo e o azul, contudo mesmo entre os humanos pode haver grandes variações quanto aos detalhes da faixa percebida. Em particular os limites do espectro ótico variam muito de espécime para espécime. Pessoas daltônicas costumam ter dificuldades em visualizar cores contidas em certas faixas do espectro.

No século XVII, as explicações do espectro óptico vieram de Isaac Newton, quando ele escreveu o livro Opticks. No Século XVIII Goethe escreveu sobre espectros ópticos no seu livro Teoria das Cores. Observações anteriores foram feitas por Roger Bacon que reconheceu o espectro visível em um copo de água, quatro séculos antes de Newton descobrir que os prismas podiam separar e unir a luz branca.2

Newton usou pela primeira vez a palavra espectro (latim para "aparência" ou "aparição") impresso em 1671 em uma descrição de seu experimento em óptica. A palavra "espectro" (Spktrum) foi muito utilizada para designar o fantasma Afterimage de Goethe em seu livro Teoria das cores e Schopenhauer em seu livro Sobre a Visão e as Cores. Newton observou que quando um feixe estreito de luz solar se encontra com um prisma de vidro em um ângulo, uma parte é refletida e a outra parte passa o vidro, surgindo diferentes bandas de cores. Newton hipotetizou que a luz era feitas de "corpúsculos" (partículas) de diferentes cores, e que diferentes cores se moviam com diferentes velocidades na matéria transparente, com o vermelho se movendo mais rápido que o violeta, o que resulta que o vermelho possui uma angulação (refração) menor que a do violeta ao passar pelo prisma, criando um espectro de cores

No começo do século XIX, a concepção de espectro visível ficou mais definida, como os diferentes tipos de luz fora do visível foram descobertas e caracterizadas por Willian Herschell (infravermelho) e Johann Wilhelm Ritter (ultravioleta), Thomas Young, Thomas Johann Seebeck, e outros.3 Young foi o primeiro a medir o comprimento de onda em diferentes cores da luz, em 1802.4

A conexão entre o espectro visível e visão de cores foi explorada por Thomas Young e Hermann von Helmholtz no começo do Século XIX. Sua teoria da visão de cores corretamente proposta que o olho humano usa três distintos receptores de cores.

A radiação infravermelha (IV) é uma radiação não ionizante na porção invisível do espectro eletromagnético que está adjacente aos comprimentos de onda longos, ou final vermelho do espectro da luz visível. Ainda que em vertebrados não seja percebida na forma de luz, a radiação IV pode ser percebida como calor, por terminações nervosas especializadas da pele, conhecidas como termorreceptores.1

A radiação infravermelha foi descoberta em 1800 por William Herschel, um astrônomo inglês de origem alemã. Herschel colocou um termômetro de mercúrio no espectro obtido por um prisma de cristal com o a finalidade de medir o calor emitido por cada cor. Descobriu que o calor era mais forte ao lado do vermelho do espectro, observando que ali não havia luz. Esta foi a primeira experiência que demonstrou que o calor pode ser captado em forma de imagem, como acontece com a luz visível.

Esta radiação é muito utilizada nas trocas de informações entre computadores, celulares e outros eletrônicos, através do uso de um adaptador USB IrDA.

A radiação ultravioleta (UV) é a radiação eletromagnética ou os raios ultravioleta com um comprimento de onda menor que a da luz visível e maior que a dos raios X, de 380 nm a 1 nm. O nome significa mais alta que (além do) violeta (do latim ultra), pelo fato de que o violeta é a cor visível com comprimento de onda mais curto e maior frequência.

A radiação UV pode ser subdividida em UV próximo (comprimento de onda de 380 até 200 nm - mais próximo da luz visível), UV distante (de 200 até 10 nm) e UV extremo (de 1 a 31 nm).

No que se refere aos efeitos à saúde humana e ao meio ambiente, classifica-se como UVA (400 – 320 nm, também chamada de "luz negra" ou onda longa), UVB (320–280 nm, também chamada de onda média) e UVC (280 - 100 nm, também chamada de UV curta ou "germicida"). A maior parte da radiação UV emitida pelo sol é absorvida pela atmosfera terrestre. A quase totalidade (99%) dos raios ultravioleta que efetivamente chegam a superfície da Terra são do tipo UV-A. A radiação UV-B é parcialmente absorvida pelo ozônio da atmosfera e sua parcela que chega à Terra é responsável por danos à pele. Já a radiação UV-C é totalmente absorvida pelo oxigênio e o ozônio da atmosfera.

As faixas de radiação não são exatas. Como exemplo, o UVA começa em torno de 410 nm e termina em 315 nm. O UVB começa em 330 nm e termina em 270 nm aproximadamente. Os picos das faixas estão em suas médias.

Seu efeito bactericida a torna utilizável em dispositivos que mantêm a assepsia de certos estabelecimentos.

Outro uso é a aceleração da polimerização de certos compostos. Também é utilizada para apagar dados escritos em uma memória eletrônica EPROM.

Muitas substâncias, quando expostas à radiação UV, se comportam de modo diferente de quando expostas à luz visível, tornando-se fluorescentes. Este fenômeno se dá pela excitação dos elétrons nos átomos e moléculas dessa substância ao absorver a energia da luz invisível. Ao retornar a seus níveis normais (níveis de energia), o excesso de energia é reemitido sob a forma de luz visível.Tomar sol entre 10:00 e 16:00h faz mal para a pele .

Os raios X são emissões eletromagnéticas de natureza semelhante à luz visível. Seu comprimento de onda vai de 0,05 ångström (5 pm) até dezenas de ångström (1 nm).

Os raios X foram descobertos em 8 de novembro de 1895 pelo físico alemão Wilhelm Conrad Röntgen.

A energia dos fótons é de ordem do keV (kilo elétron-volt), entre alguns keV e algumas centenas de keV. A geração desta energia eletromagnética se deve à transição de elétrons nos átomos, ou da desaceleração de partículas carregadas.

Como toda energia eletromagnética de natureza ondulatória, os raios X sofrem interferência, polarização, refração, difração, reflexão, entre outros efeitos. Embora de comprimento de onda muito menor, sua natureza eletromagnética é idêntica à da luz.

Em uma ampola de vidro, William Crookes submeteu um gás a pressão ambiente e a altas tensões, por meio de duas placas metálicas localizadas no fundo e na frente da ampola, cada qual carregada com cargas diferentes. Quando a diferença de potencial entre as placas era suficientemente grande, os elétrons saiam do cátodo (placa carregada negativamente), colidiam com moléculas do gás, ocorrendo a sua ionização e/ou liberação de luz devido às transições eletrônicas dos átomos do gás, iluminando assim, toda a ampola.

O tubo de vidro é evacuado a uma pressão de ar, de cerca de 100 Pascais; lembre-se que a pressão atmosférica é 1,01*10^5 Pascais. O ânodo é um alvo metálico grosso, é assim feito a fim de dissipar rapidamente a energia térmica que resulta do bombardeamento com os raios catódicos.

Uma tensão alta, entre 30 a 150 kV, é aplicada entre os elétrodos; isso induz uma ionização do ar residual e, assim, um feixe de electrões do cátodo ao ânodo surge. Quando esses electrões acertam o alvo, eles são desacelerados, produzindo os raios-X.

Um Tubo de Raio-X mais Detalhado apresenta dois tipos de Raios-X.

O efeito de geração dos fotões de raios-X é geralmente chamado efeito Bremsstrahlung, uma contração do alemão "brems" para a travagem e "strahlung" para a radiação.

A energia de radiação de um tubo de raio-X consiste de energias discretas que constituem um espectro de linha e um espectro contínuo fornecendo o fundo o espectro de linha.

Os electrões incidentes podem interagir com os átomos do alvo de várias maneiras.

A partir desses experimentos, Joseph John Thomson observou que tal fenômeno é independente do gás e do metal utilizado nos eletrodos (placas metálicas).

Concluiu, então, que os raios catódicos podem ser gerados a partir de qualquer elemento químico. Devido a essa conclusão, Thomson pôde, posteriormente, atestar a existência do elétron.

Muitos cientistas na Europa começaram a estudar esse tipo de radiação. Entre eles, o maior especialista em raios catódicos da Alemanha, Philipp Lenard (1862-1947).1

Radiação gama ou raio gama (γ) é um tipo de radiação eletromagnética produzida geralmente por elementos radioativos, processos subatômicos como a aniquilação de um par pósitron-elétron. Este tipo de radiação tão energética também é produzido em fenômenos astrofísicos de grande violência. Possui comprimento de onda de alguns picômetros até comprimentos muito menores. Entretanto, as leis da Física deixam de funcionar em comprimentos menores que 1,6 × 10−35 m, conhecido como comprimento de Planck, e este é, teoricamente, o limite inferior para o comprimento de onda dos raios gama.

Por causa das altas energias que possuem, os raios gama constituem um tipo de radiação ionizante capaz de penetrar na matéria mais profundamente que a radiação alfa ou beta. Devido à sua elevada energia, podem causar danos no núcleo das células, por isso usados para esterilizar equipamentos médicos e alimentos.

A energia deste tipo de radiação é medida em Megaelétron-volts (MeV). Um Mev corresponde a fótons gama de comprimentos de onda inferiores a 10^{-11} metros ou frequências superiores a 10^{19} Hz.

Os Espectros de Emissão Atômicos se baseiam na quantização da energia, consequência imediata da resolução da Equação de Schrödinger. Os elétrons de um determinado átomo, que se encontram num determinado Nível Energético, são elevados a um nível mais alto de energia – Estado Excitado – e retornam ao estado anterior emitindo um fóton correspondente à diferença de Energia de maneira que:

E=hν=hc/λ

onde h é a Constante de Planck (6,626068 × 10−34 J.s), ν é a frequência da radiação, c é a velocidade da luz (299792458 m/s) e λ é o comprimento de onda da radiação

Para chegar a um espectro de emissão, são usados uma ampola com o gás do elemento químico do qual se quer ter o espectro com dois terminais metálicos nas suas extremidades que serão conectados por meio de dois fios a uma fonte de alta tensão de corrente alternada (um VARIAC), para excitar os elétrons (a matéria no interior da ampola permanece no estado plasma e emite luz), e um espectroscópio para separar a luz em diferentes raias e determinar seus comprimentos de onda.

Espectro de absorção é o espectro constituído por um conjunto de riscas ou bandas negras e que se obtém num espectroscópio quando se faz passar a luz proveniente de uma fonte luminosa - a qual fornece um espectro contínuo - através de um gás.

As riscas ou bandas negras formam-se em posições que coincidem com aquelas em que se formariam as riscas coradas do espectro de emissão da mesma substância e são características de cada substância; ver também Espectro de Fraunhofer.

Diagrama de Fraunhofer

Quando o meio absorvente é um sólido ou um líquido, o espectro da luz transmitida mostra regiões ou bandas negras largas, que não podem ser resolvidas em riscas finas.

Também podem ser obtidos espectros de absorção característicos nos domínios do ultravioleta e dos raios X.

O Efeito Doppler é observado nas ondas quando emitidas ou refletidas por um objeto que está em movimento com relação ao observador. Foi-lhe atribuído este nome em homenagem a Johann Christian Andreas Doppler, que o descreveu teoricamente pela primeira vez em 1842.1 A primeira comprovação foi obtida pelo cientista Buys Ballot, em 1845, numa experiência em que uma locomotiva puxava um vagão com vários trompetistas.1

Este efeito é percebido claramente no som (que é um tipo de onda mecânica) quando uma ambulância em alta velocidade passa por nós, percebemos que o tom, em relação ao emitido, fica mais agudo durante a sua aproximação, idêntico no momento da passagem e grave quando a ambulância começa a se afastar do observador. Graças também ao conhecimento deste efeito podemos determinar a velocidade e a direção do movimento de muitas estrelas, uma vez que a luz também se propaga em ondas.2

Em ondas eletromagnéticas, este mesmo fenômeno foi descoberto de maneira independente, em 1848, pelo francês Hippolyte Fizeau. Por este motivo, o efeito Doppler também é chamado efeito Doppler-Fizeau.3

O Big Bang, ou a Grande Explosão1 , é a teoria cosmológica dominante do desenvolvimento inicial do universo2 (Ver também: Big Bang Frio). Os cosmólogos usam o termo "Big Bang" para se referir à ideia de que o universo estava originalmente muito quente e denso em algum tempo finito no passado e, desde então tem se resfriado pela expansão ao estado diluído atual e continua em expansão atualmente. A teoria é sustentada por explicações mais completas e precisas a partir de evidências científicas disponíveis e da observação.3 4 De acordo com as melhores medições disponíveis em 2010, as condições iniciais ocorreram por volta de 13,3 a 13,9 bilhões de anos atrás.5 6

Georges Lemaître propôs o que ficou conhecido como a teoria Big Bang da origem do Universo, embora ele tenha chamado como "hipótese do átomo primordial". O quadro para o modelo se baseia na teoria da relatividade de Albert Einstein e hipóteses simplificadoras (como homogeneidade e isotropia do espaço). As equações principais foram formuladas por Alexander Friedmann. Depois Edwin Hubble descobriu em 1929 que as distâncias de galáxias distantes eram geralmente proporcionais aos seus desvios para o vermelho, como sugerido por Lemaître em 1927. Esta observação foi feita para indicar que todas as galáxias muito distantes e aglomerado de galáxias têm uma velocidade aparente diretamente para fora do nosso ponto de vista: quanto mais distante, maior a velocidade aparente.7 Se a distância entre os aglomerados de galáxias está aumentando hoje, todos deveriam estar mais próximos no passado. Esta idéia tem sido considerada em detalhe volta no tempo para as densidades e temperaturas extremas,8 9 10 e grandes aceleradores de partículas têm sido construídos para experimentar e testar tais condições, resultando em significativa confirmação da teoria, mas estes aceleradores têm capacidades limitadas para investigar em tais regimes de alta energia. Sem nenhuma evidência associada com a maior brevidade instantânea da expansão, a teoria do Big Bang não pode e não fornece qualquer explicação para essa condição inicial, mas sim, que ela descreve e explica a evolução geral do Universo desde aquele instante. As abundâncias observadas de elementos leves em todo o cosmos se aproximam das previsões calculadas para a formação destes elementos de processos nucleares na expansão rápida e arrefecimento dos minutos iniciais do Universo, como lógica e quantitativamente detalhado de acordo com a nucleossíntese do Big Bang.

Fred Hoyle é creditado como o criador do termo Big Bang durante uma transmissão de rádio de 1949. Popularmente é relatado que Hoyle, que favoreceu um modelo cosmológico alternativo chamado "teoria do estado estacionário", tinha por objetivo criar um termo pejorativo, mas Hoyle explicitamente negou isso e disse que era apenas um termo impressionante para destacar a diferença entre os dois modelos.11 12 13 Hoyle mais tarde ajudou consideravelmente no esforço de compreender a nucleossíntese estelar, a via nuclear para a construção de alguns elementos mais pesados até os mais leves. Após a descoberta da radiação cósmica de fundo em micro-ondas em 1964, e especialmente quando seu espectro (ou seja, a quantidade de radiação medida em cada comprimento de onda) traçou uma curva de corpo negro, muitos cientistas ficaram razoavelmente convencidos pelas evidências de que alguns dos cenários propostos pela teoria do Big Bang devem ter ocorrido.

A importância da descoberta da radiação cósmica de fundo é que ela representa um "fóssil" de uma época em que o universo era muito novo, sendo a maior evidência da existência do Big Bang. Ela é proveniente da separação da interação entre a radiação e matéria (época chamada de recombinação).

O Universo é constituído de tudo o que existe fisicamente, a totalidade do espaço e tempo e todas as formas de matéria, incluindo todos os planetas, estrelas, galáxias, os componentes do espaço intergaláctico, as partículas subatômicas, e energia.O termo Universo pode ser usado em sentidos contextuais ligeiramente diferentes, denotando conceitos como o cosmo, o mundo ou natureza.

O universo observável tem de raio de cerca de 46 bilhões de anos-luz.7 A observação científica do Universo levou a inferências de suas fases anteriores. Estas observações sugerem que o universo é governado pelas mesmas leis físicas e constantes durante a maior parte de sua extensão e história. A teoria do Big Bang é o modelo cosmológico prevalente que descreve o desenvolvimento inicial do Universo, que é calculado como tendo começado à 13.798 (± 0.037) milhões de anos atrás.8 9 As observações de supernovae têm mostrado que o Universo está se expandindo a uma velocidade acelerada.10

A palavra Universo é geralmente definida como englobando tudo. Entretanto, usando uma definição alternativa, alguns cosmologistas têm especulado que o "Universo", composto do "espaço em expansão como o conhecemos", é somente um dos muitos "universos", desconectados ou não, que são chamados multiversos.11 Por exemplo, em Interpretação de muitos mundos, novos "universos" são gerados a cada medição quântica[carece de fontes]. Acredita-se, neste momento, que esses universos são geralmente desconectados do nosso, portanto, impossíveis de serem detectados experimentalmente[quem?]. Observações de partes antigas do universo (que situam-se muito afastadas) sugerem que o Universo vem sendo regido pelas mesmas leis físicas e constantes durante a maior parte de sua extensão e história. No entanto, na teoria da bolha, pode haver uma infinidade de "universos" criados de várias maneiras, e talvez cada um com diferentes constantes físicas.

Ao longo da história, varias cosmologias e cosmogonias têm sido propostas para explicar as observações do Universo. O primeiro modelo geocêntrico quantitativo foi desenvolvido pelos gregos antigos, que propunham que o Universo possui espaço infinito e tem existido eternamente, mas contém um único conjunto de círculos concêntricos esferas de tamanho finito - o que corresponde a estrelas fixas, o Sol e vários planetas – girando sobre uma esférica mas imóvel Terra. Ao longo dos séculos, observações mais precisas e melhores teorias levaram ao modelo heliocêntrico de Copérnico e ao modelo newtoniano do Sistema Solar respectivamente. Outras descobertas na astronomia levaram a conclusão de que o Sistema Solar está contido em uma galáxia composta de milhões de estrelas, a Via Láctea, e de que outras galáxias existem fora dela, tão longe quanto os instrumentos astronômicos podem alcançar. Estudos cuidadosos sobre a distribuição dessas galáxias e suas raias espectrais contribuíram muito para a cosmologia moderna. O descobrimento do desvio para o vermelho e da radiação cósmica de fundo em micro-ondas revelaram que o Universo continua se expandindo e aparentemente teve um princípio.

Um telescópio ou luneta astronómica é um instrumento que permite estender a capacidade dos olhos humanos de observar e mensurar objetos longínquos. Pois, permite ampliar a capacidade de enxergar longe, como seu nome indica [Do Grego "Tele" = Longe + Scopio = Observar], através da coleta da luz dos objetos dilonges

(Celestes ou não), da focalização dupla dos raios de luz coletados em uma imagem óptica real e sua ampliação geométrica.

Os telescópios espaciais têm a vantagem de produzir imagens que não são deformadas pela atmosfera terrestre.

O telescópio espacial Hubble foi lançado em 1990 com um custo de 2 bilhões de dólares, para observar e fotografar objetos astronômicos jamais vistos, como estrelas em formação e novas galáxias. Tem alcance de 14 bilhões de anos-luz (1 ano luz equivale a 9,5 trilhões de quilômetros). Sofreu a primeira reforma em 1993 para corrigir um problema em seu espelho primário e a segunda em 1997 para trocar seus paineis solares e coloca-lo em uma órbita 15km mais alta, ficando a 625 km da Terra.

O seu principal objetivo é estudar a idade do Universo, estimada entre 13 bilhões e 20 bilhões de anos.

As radiações do espaço que são absorvidas pela atmosfera da Terra, tais como as ondas ultravioleta e infravermelhas, podem também ser detectadas por alguns telescópios espaciais.

Radiotelescópio

Constrastando com um telescópio óptico, que produz imagens a partir da luz visível, um radiotelescópio observa as ondas de rádio emitidas por fontes de rádio, normalmente através de uma ou um conjunto de antenas parabólicas de grandes dimensões.1

O maior radiotelescópio é o RATAN-600 (Rússia) com 576 m de diâmetro da antena circular (descrição do RATAN-600).

No entanto, o mais conhecido (embora não sendo capaz de ser direccionado) é o Radiotelescópio de Arecibo, localizado em Arecibo, Porto Rico. Outro, também muito conhecido, é o Very Large Array (VLA), em Socorro, Novo México. O maior radiotelescópio na Europa tem uma antena de 100 metros de diâmetro, em Effelsberg, Alemanha, e também foi, durante 30 anos, o maior, com a possibilidade de ser direccionado, até à inauguração do Telescópio Green Bank em 2000. O diâmetro típico de uma antena de um radiotelescópio é de 25 metros, e dezenas de radiotelescópios de tamanho idêntico operam em rádio-observatórios em todos o mundo.1

No Brasil, o principal radiotelescópio existente é o Rádio Observatório de Itapetinga2 , com uma grande antena de quase 14 metros de diâmetro - tamanho muito próximo ao da antena encontrada em Euzébio, no Ceará, um dos principais equipamentos que medem a Geodésia no mundo - que observa, principalmente, dados provenientes do Sol, além de outras fontes como galáxias e planetas. Opera entre as frequências de 22 e 48 GHz. Em Cachoeira Paulista está localizado um dos radiotelescópios do Projeto GEM, que mede continuamente a emissão rádio da Via Láctea na faixa compreendida entre 408 MHz e 10 GHz.3 1

A área da Astronomia relacionada com as observações realizadas por estes radiotelescópios é designada de radioastronomia.1

Muitos dos corpos celestes, como os pulsares ou galáxias activas (como os quasares), produzem radiação em radiofrequência e são, portanto, observáveis na região rádio do espectro electromagnético. Examinando a frequência, potência e tempo das emissões rádio destes objectos, os astrónomos podem aumentar a sua percepção do Universo.1

Os radiotelescópios são também, ocasionalmente, incluídos na procura de vida extraterrestre e no acompanhamento das sondas espaciais (ver Deep Space Network) e satélites.

Exoplanetas

Um exoplaneta (ou planeta extrassolar (pré-AO 1990: extra-solar) ) é um planeta que orbita uma estrela que não seja o Sol e, desta forma, pertence a um sistema planetário distinto do nosso. Até 27 de março de 2014, havia 1 779 exoplanetas detectados.1

Embora a existência de sistemas planetários há muito tem sido de aventado, até a década de 1990 nenhum planeta ao redor de estrelas da sequência principal havia sido descoberto. Todavia, desde então, algumas perturbações em torno da estrela atribuídas a exoplanetas gigantes vêm sendo descobertas com telescópios melhores. Mesmo por estimativas, as observações cada vez mais frequentes de exoplanetas gigantes reforçam a possibilidade de que alguns desses sistemas planetários possam conter planetas menores e consequentemente abrigar vida extraterrestre. A maioria dos exoplanetas possuem condições inóspitas à existência de vida tal como é concebida em nosso planeta. Os planetas detetados até agora são, em sua maioria, do tamanho ou maior do que Júpiter, e giram na maioria das vezes em órbitas muito próximas da estrela-mãe. Entretanto, os cientistas acreditam que isso se deve a limitações nas técnicas de detecção de planetas, e não porque essas condições sejam mais comuns

A descoberta dos primeiros exoplanetas foi anunciada em 1989,2 3 quando variações nas velocidades radiais de HD 114762 e Alrai (γ Cephei) foram explicadas como efeitos gravitacionais causados por corpos de massa subestelar, possivelmente gigantes gasosos (11 MJ & 2-3 MJ respectivamente). Alrai foi analisada em um artigo 4 no ano anterior, mas a questão de um companheiro planetário como causa das variações de velocidade foi deixada em aberto. Todavia, uma pesquisa subsequente em 1992 concluiu que os dados não eram robustos o bastante para confirmar a presença de um planeta,5 mas, dois anos depois, técnicas aperfeiçoadas confirmaram sua existência. O caso de HD 114762 ainda não foi refutado, mas considera-se que seu companheiro possa ser uma estrela de baixa massa em órbita vista de topo.

A primazia da descoberta dos primeiros exoplanetas também é requerida pelo astrônomo polaco Aleksander Wolszczan, que, em 1993, encontrou planetas ao redor do pulsar PSR B1257+12. Acredita-se que eles tenham sido formados dos remanescentes da supernova que produziu o pulsar, numa segunda rodada de formação planetária, ou de caroços sólidos dos restos de gigantes gasosos que sobreviveram à supernova e espiralaram as suas órbitas atuais.6

Vários exoplanetas em redor de estrelas solares começaram a ser descobertos em grande número no fim da década de 1990 como resultado do aperfeiçoamento da tecnologia dos telescópios, tais como o advento dos CCDs e de processamento de imagens por computador.6 Tais avanços permitiram medições mais precisas do movimento estelar, possibilitando que os astrônomos detetassem planetas, não visualmente (porque a luminosidade de um planeta é geralmente muito baixa para ser detetada desta forma), mas através dos efeitos gravitacionais que exercem sobre as estrelas ao redor das quais orbitam (veja astrometria e velocidade radial). Exoplanetas também podem ser detetados através da variação da luminosidade aparente da estrela à medida que o planeta passa defronte dela (ver eclipse).

Parte de nosso sistema solar superposto às órbitas dos planetas HD 179949 b, HD 164427 b, Epsilon Reticuli ab, e Mu Arae b (estrelas-mãe no centro)

O primeiro planeta extra-solar definitivo descoberto ao redor de uma estrela da sequência principal (51 Pegasi) foi anunciado em 6 de Outubro de 1995 por Michel Mayor e Didier Queloz da Universidade de Genebra. Desde então, dezenas de planetas foram descobertos e algumas suspeitas datadas do fim dos anos 1980 foram confirmadas, muitas pelo grupo liderado por Geoffrey Marcy, da Universidade da Califórnia, com dados obtidos nos observatórios Lick e Keck. O primeiro sistema a ter mais de um planeta detetado foi υ Andromedae. A maioria dos planetas detetados possuem órbitas muito elípticas.6 Todos os planetas até hoje descobertos possuem grande massa e a maioria tem massa superior à de Júpiter.6

De acordo com a Teoria Geral da Relatividade, um buraco negro é uma região do espaço da qual nada, nem mesmo objetos que se movam na velocidade da luz, podem escapar. Este é o resultado da deformação do espaço-tempo, causada após o colapso gravitacional de uma estrela, por uma matéria astronomicamente maciça e, ao mesmo tempo, infinitamente compacta e que, logo depois, desaparecerá dando lugar ao que a Física chama de Singularidade, o coração de um buraco negro, onde o tempo para e o espaço deixa de existir. Um buraco negro começa a partir de uma superfície denominada horizonte de eventos, que marca a região a partir da qual não se pode mais voltar.1 O adjetivo negro em buraco negro se deve ao fato deste não refletir a nenhuma parte da luz que venha atingir seu horizonte de eventos, atuando assim como se fosse um corpo negro perfeito em termodinâmica.2 Acredita-se, também, com base na mecânica quântica, que buracos negros emitam radiação térmica, da mesma forma que os corpos negros da termodinâmica a temperaturas finitas. Esta temperatura, entretanto, é inversamente proporcional à massa do buraco negro, de modo que observar a radiação térmica proveniente destes objetos torna-se difícil quando estes possuem massas comparáveis às das estrelas.3

Apesar de os buracos negros serem praticamente invisíveis, estes podem ser detectados por meio da interação com a matéria em sua vizinhança.4 Um buraco negro pode, por exemplo, ser localizado por meio da observação do movimento de estrelas em uma dada região do espaço. Outra possibilidade da localização de buracos negros diz respeito à detecção da grande quantidade de radiação emitida quando a matéria proveniente de uma estrela companheira é espirala para dentro do buraco negro, aquecendo-se a altas temperaturas.5

Embora o conceito de buraco negro tenha surgido em bases teóricas, astrônomos têm identificado inúmeros candidatos a buracos negros estelares e também indícios da existência de buracos negros super maciços no centro de galáxias maciças.6 Há indícios de que no centro da própria Via Lactea, nas vizinhanças de Sagitário A*, deve haver um buraco negro com mais de 2 milhões de massas solares.7

Na cosmologia, matéria escura (ou matéria negra) é uma forma postulada de matéria que só interage gravitacionalmente (ou interage muito pouco de outra forma). Sua presença pode ser inferida a partir de efeitos gravitacionais sobre a matéria visível, como estrelas e galáxias.

No modelo cosmológico mais aceito, o ΛCDM, que tem obtido grande sucesso na descrição da formação da estrutura em grande escala do universo, a componente de matéria escura é fria, isto é, não-relativística. Nesse contexto, a matéria escura compõe cerca de 23% da densidade de energia do universo. O restante seria constituído de energia escura, 73% e a matéria bariônica, 4%.1

Em cosmologia, a energia escura (ou energia negra) é uma forma hipotética de energia que estaria distribuída por todo espaço e tende a acelerar a expansão do Universo.1 A principal característica da energia escura é ter uma forte pressão negativa. De acordo com a teoria da relatividade, o efeito de tal pressão negativa seria semelhante, qualitativamente, a uma força que age em larga escala em oposição à gravidade. Tal efeito hipotético é frequentemente utilizado, por diversas teorias atuais que tentam explicar as observações que apontam para um universo em expansão acelerada.

A natureza da energia escura é um dos maiores desafios atuais da física, da cosmologia e da filosofia. Existem hoje muitos modelos fenomenológicos diferentes, contudo os dados observacionais ainda estão longe de selecionar um em detrimento dos demais. Isso acontece pois a escolha de um modelo de energia escura depende de um bom conhecimento da variação temporal da taxa de expansão do universo o que exige a observação de propriedades de objetos a distâncias muito grandes (observações e medição de distância em altos redshifts).

As principais formas das diferentes propostas de energia escura são: a constante cosmológica (que pode ser interpretada tanto como uma modificação de natureza geométrica nas equações de campo da relatividade geral, quanto como um efeito da energia do vácuo, a qual preenche o universo de maneira homogênea); e a quintessência (usualmente modelado como campo escalar cuja densidade de energia pode variar no tempo e no espaço).

Outra proposta relativamente popular entre pesquisadores é a quartessência que visa unificar os conceitos de energia escura e matéria escura postulando a existência de uma forma de energia conhecida como gás de Chaplygin que seria responsável tanto pelos efeitos das duas componentes escuras.2 3

Espectômetro

Um espe(c)trômetro (português brasileiro) ou espe(c)trómetro (português europeu) é um instrumento óptico utilizado para medir as propriedades das luz em uma determinada faixa do espectro eletromagnético.

Sua estrutura basicamente se resume a existência de uma rede de difração e um captador. A rede faz com que a luz incidente sobre a abertura do espectrômetro se divida em feixes de onda aproximadamente monocromáticos (quanto maior a qualidade da rede de difração melhor a aproximação para "monocromático"). Já esses feixes incidem sobre os captadores que são sensores fotovoltaicos. Deste modo, temos uma leitura da intensidade luminosa de cada comprimento de onda que existe na composição de nosso feixe incidente. Com isso podemos caracterizar uma série de materiais quanto à sua absorção luminosa, fluorescência, transmissão entre outros.

Ultrassonografia

A ultrassonografia ou ecografia é um método diagnóstico que aproveita o eco produzido pelo som para ver em tempo real as reflexões produzidas pelas estruturas e órgãos do organismo. Os aparelhos de ultrassom em geral utilizam uma frequência variada dependendo do tipo de transdutor, desde 2 até 14 MHz (embora de pouco uso comercial podem ser de até 20 MHz, como no caso de ultrassonografia dermatológica), emitindo através de uma fonte de cristal piezoelétrico que fica em contato com a pele e recebendo os ecos gerados, que são interpretados através da computação gráfica. A sonda funciona assim como emissor/receptor. Quanto maior a frequência, maior a resolução obtida e mais precisão temos na visualização das estruturas superficiais. Conforme a densidade e composição das interfaces a atenuação e mudança de fase dos sinais emitidos varia, sendo possível a tradução em uma escala de cinza, que formará a imagem dos órgãos internos.

O preciso "Efeito Doppler" da ultrassonografia, permite também conhecer o sentido e a velocidade do fluxo sanguíneo. Por não utilizar radiação ionizante, como na radiografia e na tomografia computadorizada, é um método relativamente inócuo, pouco dispendioso e ideal para avaliar a evolução fetal.

A ultrassonografia é um dos métodos de diagnóstico por imagem mais versáteis e ubíquos, de aplicação relativamente simples. Nas últimas duas décadas do século XX, o desenvolvimento tecnológico transformou esse método em um instrumento poderoso de investigação médica dirigida, exigindo treinamento constante e uma conduta participativa do examinador.

Tomografia

É um exame realizado na medicina. Derivada dos termos gregos tomos, que significa "volume" expressando aqui a idéia de "uma parte" e grafein que significa "escrever" ou "registrar".

É uma técnica assistida por computador, em que dados de diferentes perfis são combinados e calculados para formar imagens "em fatias" dos objetos analisados, sendo comum o seu uso, atualmente, em medicina. Os dados podem ser recolhidos através de diferentes técnicas:

Raios X e Raios gama/contraste - Popularmente chamada de Tomografia computadorizada

Ressonância magnética nuclear, Ultrassonografia

Cristalografia

É a ciência experimental que tem como objeto de estudo a disposição dos átomos em sólidos.

É também a ciência experimental que estuda o cristal, ou cristais.

Cristal: a maioria dos cristalígrafos hoje, usa o termo cristal referindo-se a qualquer sólido com estrutura interna ordenada, possua ele ou não faces externas. Podemos assim idealizar em um conceito mais amplo de cristal como: um sólido homogêneo possuindo ordem interna tridimensional que, sob condições favoráveis, pode manifestar-se externamente por superfícies limitante, planas e lisas.

O termo cristal pode ser usado em seu sentido mais amplo com modificadores indicando perfeição de desenvolvimento. Sendo assim são classificados em:

Euédrico (ou Idiomórfico): possui faces bem formadas.

Subédrico (Hipidiomórfico ou Subdiomórficos): possui faces imperfeitamente formadas.

Anédrico (Xenomórfico ou informe): não possui faces.

Embora a maioria das substâncias, tanto naturais como sintéticas sejam cristalinas, a algumas delas falta qualquer estrutura interna ordenada. Diz-se que tais substâncias são amorfas. As substâncias amorfas de ocorrência natural, recebem o nome de mineralóides.