Ondas Eletromagneticas

Ondas eletromagnéticas

As ondas eletromagnéticas são pulsos energéticos capazes de se propagar no vácuo. Elas são criadas a partir da interação entre um campo elétrico e um campo magnético.

As ondas são pulsos energéticos que se propagam no espaço transportando energia. Elas podem ser de dois tipos:

Ondas mecânicas: quando precisam de um meio material para se propagar; e

Ondas eletromagnéticas: que podem se propagar no vácuo. São exemplos dessas ondas: as ondas de rádio, de TV, celulares, internet, ultrassons, micro-ondas, raios x, etc.

As ondas eletromagnéticas foram descritas matematicamente pelo físico escocês James Clerk Maxwell no século XIX. Ele se baseou nas equações dos cientistas: Coulomb, Ampere, Gauss e Faraday, dando a elas uma nova visão e formando um conjunto de quatro equações que demonstram a interação entre o campo elétrico e campo magnético e suas relações com a voltagem e a corrente elétrica. Estas equações passaram a ser conhecidas como equações de Maxwell e são a base do eletromagnetismo. Maxwell também provou que a luz é uma onda eletromagnética e que todas as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo com a velocidade da luz (c = 3.108 m/s). Todas estas contribuições, o tornaram tão importante para o eletromagnetismo, quanto Isaac Newton é para a mecânica.

Propriedades das ondas eletromagnéticas

Algumas propriedades podem ser observadas em todos as ondas eletromagnéticas, independente da forma como estas ondas foram criadas, são elas:

Os campos elétrico e magnético são perpendiculares à direção de propagação da onda;

O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético;

Os campos variam sempre na mesma frequência e estão em fase.

Observe na figura abaixo o comportamento dos campos elétrico e magnético nestas ondas:

Veja que enquanto o campo magnético (B) se propaga na direção z, o campo elétrico (E) se propaga na direção y. Já a onda segue na direção x todas perpendiculares entre si.

As ondas eletromagnéticas, assim como todas as ondas, são caracterizadas por três grandezas, são elas:

Período: é o tempo que a onda leva para percorrer um ciclo;

Frequência: é o número de ciclos por unidade de tempo, sendo a unidade de medida mais conhecida o Hertz, que corresponde a um ciclo por segundo;

Fase: representa o avanço ou atraso da onda em relação ao ponto de origem.

Espectro Eletromagnético

No espectro eletromagnético podemos encontrar o intervalo completo de todas os possíveis comprimentos de onda de radiação eletromagnética. Nele estão representadas as ondas de rádio de grandes comprimentos de onda, e consequentemente baixas frequências, até os raios gama, que possuem altíssima energia e frequência. Observe na figura abaixo o espectro eletromagnético:

Desde a elaboração das leis de Maxwell, por James C. Maxwell, até os dias atuais têm ocorrido grandes evoluções no ramo de estudo das ondas eletromagnéticas. Hoje já se tem conhecimento de vários tipos de ondas eletromagnéticas, mas todas elas pertencem à mesma natureza, ou seja, são constituídas de campos elétricos e campos magnéticos. O espectro eletromagnético é o intervalo completo da radiação eletromagnética que contém as ondas de rádio, as microondas, o infravermelho, os raios X, a radiação gama, os raios violeta e a luz visível ao olho humano.

De forma geral, os vários tipos de ondas eletromagnéticas diferem quanto ao comprimento de onda, fato esse que modifica o valor da freqüência, e também da forma com que elas são produzidas e captadas, ou seja, de qual fonte elas originam e quais instrumentos são utilizados para que se possa captá-las. No entanto, todas elas possuem a mesma velocidade, ou seja, v = 3,0 x 108m/s e podem ser originadas a partir da aceleração de cargas elétricas.

Ondas de Rádio

As ondas eletromagnéticas de baixas freqüências, até cerca de 108 Hz, são denominadas de ondas de rádio. São denominadas dessa forma porque são utilizadas para fazer as transmissões das estações de rádio. Nas estações existem circuitos elétricos próprios que fazem com que os elétrons da antena emissora oscilem, emitindo as ondas de rádio que transportam mensagens.

Microondas

São ondas de freqüência bem mais elevadas que as freqüências das ondas de rádio. Essas ondas possuem freqüências compreendidas entre 108 Hz e 1011 Hz. Hoje essas ondas são utilizadas amplamente na fabricação dos aparelhos de microondas como também nas telecomunicações, transportando sinais de TV via satélite ou transmissões telefônicas.

Radiação Visível

As ondas eletromagnéticas que possuem freqüência compreendida entre 4,6 x 1014 Hz e 6,7 x 1014são de extrema importância para nós, seres humanos, pois elas são capazes de sensibilizar nossa visão, essas são as chamadas radiações luminosas, ou seja, a luz. As radiações luminosas possuem um pequeno espaço no espectro eletromagnético. Sendo assim, os olhos humanos não conseguem ver o restante das radiações que compõe o espectro eletromagnético.

Radiação Ultravioleta

As freqüências dessa radiação são superiores às da região visível ao olho humano. Essas radiações são emitidas pelos átomos quando excitados como, por exemplo, em lâmpadas de vapor mercúrio (Hg), acompanhando a emissão de luz. Por não serem visíveis os raios ultravioletas podem causar sérios danos à visão humana.

Difração em Fenda Simples

Quando um feixe de luz atravessa uma fenda de dimensões comparáveis ao seu comprimento de onda,

os raios de luz proveniente de regiões diferentes da fenda, devido à diferença de percurso, podem atingir

um ponto do anteparo com fases distintas, causando