Radiação eletromagnética
fenômeno fundamental na física e na química / De Wikipedia, a enciclopédia encyclopedia
A radiação eletromagnética é uma oscilação em fase dos campos elétricos e magnéticos, que se autossustentam e estão desacoplados das cargas elétricas de onde são provenientes. As oscilações dos campos magnéticos e elétricos são perpendiculares entre si e podem ser entendidas como a propagação de uma onda transversal, já que as pertubações são perpendiculares à direção de propagação da onda, assim como as ondas da superfície de uma lâmina de água, por exemplo. Diferente de ondas mecânicas, esta se propaga no vácuo. Dentro do ponto de vista da Mecânica Quântica, podem ser entendidas, ainda, como o deslocamento de pequenas partículas, os fótons (partículas sem carga com massa de repouso nula, conhecidas como quanta do campo eletromagnético, e responsáveis por toda interação eletromagnética).
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A radiação eletromagnética pode ser classificada de acordo com sua frequência, a partir da qual diferentes comprimentos de onda estão associados, nas seguintes faixas: ondas de rádio, micro-ondas, radiação terahertz, radiação infravermelha, luz visível, radiação ultravioleta, raios X e radiação gama.
O espectro visível, ou simplesmente luz visível, é apenas uma pequena parte de todo o espectro da radiação eletromagnética possível, que vai desde as ondas de rádio aos raios gama. A existência de ondas eletromagnéticas foi prevista por James Clerk Maxwell e confirmada experimentalmente por Heinrich Hertz. Aplicações deste fenômeno podem ser encontradas na radiotransmissão, no aquecimento de alimentos (fornos de micro-ondas), em lasers para corte de materiais ou mesmo na simples lâmpada incandescente.
No vácuo, ondas eletromagnéticas se propagam na velocidade da luz, comumente denotada por c. No espectro eletromagnético a posição de uma onda é localizada de acordo com sua frequência ou comprimento. Ele é divido em regiões, e dentro de um intervalo de frequências (ou comprimento) são classificadas diferentes tipos de ondas. Essas regiões determinam ondas diferentes, uma vez que possuem diferentes fontes de emissão e diferentes efeitos quando incididas na matéria.
Ondas eletromagnéticas são emitidas por partículas eletricamente carregadas sob efeito de aceleração e podem subsequentemente interagir com outras partículas carregadas, exercendo força sobre elas. Estas ondas absorvem energia, momento e momento angular da partícula com a qua interagem e podem transmitir tais quantidades em sua interação com a matéria.
No que tange às fontes de radiação, houve muitas controvérsias sobre se uma carga acelerada poderia irradiar ou não, em parte por causa do princípio da equivalência.[1][2][3]
Já a eletrodinâmica quântica é o estudo da forma que a radiação eletromagnética interage com a matéria no nível atômico. Efeitos quânticos fornecem fontes adicionais de radiação, como a transição de elétrons para níveis inferiores de energia em um átomo ou a radiação de corpo negro, por exemplo.
A energia de um único fóton é quantizada e proporcional à sua frequência. Tal relação é dada pela equação de Planck E=hf, onde E é a energia do fóton, f sua frequência e h a constante de Planck. um fóton de raio gamma, por exemplo, pode carregar até ~100,000 vezes a energia de um fóton de luz visível.
Os efeitos da radiação eletromagnética em compostos químicos e organismos biológicos depende tanto da potência quanto da frequência da radiação. Ondas de baixas frequências (e.g. luz visível, radiação infravermelha, micro-ondas, ondas de rádio) são chamadas de radiação não ionizante, já que seus fótons não possuem energia suficiente para ionizar átomos e moléculas ou quebrar ligação químicas. Os efeitos deste tipo de radiação em sistemas químicos e tecidos vivos são causados principalmente por seu aqueciemtno devido à energia transferida de muitos fótons.
Em contrapartida, radiações de altas frequências (e.g. ultravioleta, raios X, raios gama) são chamadas de radiação ionizante, uma vez que seus fótons possuem energia suficiente para ionizar moléculas ou quebrar ligações químicas. Tais radiações podem causar reações químicas danificando células, além de provocar o aquecimento e ser um perigo à saúde.