Upload
andrferreira8380
View
1.375
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Índice
Índice…………………………………………. pág – 2
Introdução…………………………………….. pág – 3
Espectro electromagnético……………………. pág – 4
Constituição do espectro electromagnético…… pág – 5
Características principais das radiações……….. pág – 7
Cálculo da energia das radiações………………. pág – 10
Natureza ondulatória da luz……………………. pág – 11
Conclusão……………………………………… pág – 12
Bibliografia…………………………………….. pág – 13
Página 2
Introdução
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,
dividindo a luz visível nas várias cores que a compõem. Assim sendo espectro
significa o conjunto de radiações emitidas por uma fonte de luz.
O nosso trabalho irá abordar o que se entende por espectro electromagnético, a
sua constituição, incluindo as principais características das radiações, e abordar
também a natureza ondulatória da luz.
Página 3
Espectro electromagnético
Ilustração 1 Raios do espectro electromagnético
Espectro electromagnético
Actualmente chama-se espectro electromagnético à faixa de frequências e
respectivos comprimentos de ondas que caracterizam os diversos tipos de ondas
electromagnéticas.
As ondas electromagnéticas no vácuo têm a mesma velocidade, sendo apenas diferente
a frequência e o comprimento de onda.
Simplificando o espectro electromagnético é o conjunto das radiações
electromagnéticas.
Página 4
Ondas electromagnéticas
As ondas electromagnéticas são uma combinação de um campo eléctrico e de um campo magnético que se propagam simultaneamente através do espaço á mesma velocidade e transportam energia (luz).
Exemplo de ondas electromagnéticas
Ilustração 2
Constituição do espectro electromagnético
Como anteriormente dito o espectro electromagnético é o conjunto das radiações
electromagnéticas. Logicamente a sua constituição é feitas por estas radiações, mas isto
leva-nos uma dúvida mas que radiações são essas? A resposta é simples e fácil: O
espectro electromagnético é constituído pelas seguintes radiações ordenadas por ordem
de energia decrescente – Raios Cósmicos - Raios Gama – Raios X – Raios Ultravioleta
– Luz Visível – Infravermelhos - Microondas – Ondas Hertzianas (ondas rádio e de
TV).
É de salientar ainda que quanto maior for a energia e a frequência menor será o
comprimento de onda, e vice-versa, quanto maior for o comprimento de onda menor
será a frequência e a energia de uma onda electromagnética.
Página 5
Ilustração 3 - Distribuição das radiações por ordem crescente de frequência
Ilustração 4- Distribuição das radiações por ordem crescente de comprimento de onda
Página 6
Principais radiações
Depois de se ter falado no espectro electromagnético, e da sua constituição nada
melhor que falar das características dos seus constituintes, de seguida serão
apresentadas as características principais de cada radiação.
Região do espectro electromagnético
Comprimento de onda (m)
Frequência (Hz)
Características
Raios Gama 10-10 a 10-13 1019 a 1021 Frequência e energia alta, comprimento
pequeno
Raios X 10-8 a 10-10 1017 a 1019
Raios Ultravioleta 10-7 a 10-8 1015 a 1017
Luz Visível 10-6 a 10-7 1015Única visível
aos olhos humanos
Infravermelho
Infravermelho curto
7x10-7 a 10-5
1011 a 1014
Frequências e energias baixas,
mas comprimento de
onda elevado
Infravermelho médio
10-5 a 6x10-5
Infravermelho longo
6x10-5 a 3x10-4
Microondas 10-1 a 10-3 1010 a 1011
Ondas de rádio
UHF 1 a 10-1 109 a 1010
VHF 10 a 1 108 a 109
SW 102 a 10 107 a 108
MW 103 a 102 106 a 107
LW 104 a 103 105 a 106
Nota: Estes valores são aproximados.
Página 7
A seguir será apresentada uma lista de imagens dos raios constituintes do
espectro electromagnético.
Ilustração 5
Ilustração 6
Ilustração 7
Página 8
Ilustração 8
Ilustração 9
Ilustração 10
Página 9
Ilustração 11
Cálculo da energia das radiações
A expressão que traduz a relação entre a energia de uma radiação e a sua frequência
foi estabelecida por Max Planck e é dada por E = n h n, em que E traduz a energia da
radiação, n o número de partículas que constituem a radiação, fotões, pacotes
quantificados de energia, quanta, h a constante de Planck, que assume o valor de 6,626
x 10-34 Js e n a frequência da radiação, isto é, o número de ciclos por segundo.
Assim, a energia das radiações electromagnéticas está quantificada, sendo
directamente proporcional às respectivas frequências estando patente a dualidade onda -
partícula.
Página 10
Teoria ondulatória da luz
A teoria ondulatória da luz tem muito a ver com a noção intuitiva de onda
mecânica e, em especial, com a propagação de vibrações em meios fluidos como
o ar ou a água. Esta teoria foi concebida por Christian Huyghens, em 1678, tendo
em consideração a propagação da luz no vácuo, assumindo a existência de um
éter a permear o universo.
Uma coisa importante a referir é que o conceito de Huyghens sobre a teoria
ondulatória da luz era um pouco diferente da actual.
Sabemos hoje em dia que os choques entre partículas elementares, átomos e
moléculas, dão-se à distância, por menor que seja essa distância. Até mesmo os
fenómenos ondulatórios bem conhecidos exigem que alguma coisa passe de um
corpúsculo para outro. Mas no caso da luz como se propaga?
A luz propaga-se sob a forma de ondas electromagnéticas.
As ondas electromagnéticas são constituídas por campos eléctricos e magnéticos,
tendo assim a capacidade de se movimentar independentemente de existir ou não
matéria, outro facto interessante é que as ondas electromagnéticas propagam-se
em linha recta.
Ilustração 12 - Propagação de uma onda electromagnética
Página 11
Ld
P
Objecto y
S1
S2
S1
d
S2
d sen() Imagem no objecto y
Em 1801, Thomas Young realizou uma experiência que demonstrava a natureza
ondulatória da luz.
Ilustração 13 – Experiencia realizada por Tomas Young (1801)
Na sua experiência, um objecto x com duas fendas estreitas separadas por uma
distância d, são iluminadas por uma única fonte de luz. As duas fendas passam a
agir como duas fontes lineares de luz. A luz que se espalha destas fontes é
observada num objecto y colocado a uma distância L das fendas. O que se
observa no objecto y são uma sucessão de franjas claras e escuras semelhantes às
mostradas no esquema. O fenómeno é denominado interferência de ondas.
Mais tarde, em 1850, uma das experiências marcantes a dar o veredicto à teoria
ondulatória da luz foi realizada por Foucault, ao constatar que em meios
opticamente densos a luz propaga-se em velocidades menores do que no vácuo.
Mas actualmente sabe-se que num meio opticamente denso, a luz propaga-se na
mesma velocidade v com que entrou nesse meio, acontece que durante a
Página 12
passagem pelo meio opticamente denso, a luz vai ser alternadamente absorvida e
reemitida.
O apogeu da teoria ondulatória da luz coincidiu com a publicação, por James
Clerk Maxwell, de uma série de artigos (1855 a 1865). Durante a construção da
sua teoria electromagnética, Maxwell gradativamente foi convencendo-se da
existência de um hipotético éter electromagnético. Este éter seria o responsável
pela propagação da radiação como uma vibração de linha de força, Maxwell
refere-se a essa radiação, como propagação de ondulações num meio não
condutor, Maxwell deduz então uma fórmula que relaciona as propriedades
electromagnéticas definidas na sua teoria, com a velocidade de propagação
desses distúrbios electromagnéticos
Ao concluir a sua teoria, Maxwell tinha plena convicção de que o éter
electromagnético seria o mesmo éter luminífero das teorias óptico-ondulatórias
aceites na época, mas é importante ressaltar que as ondulações electromagnéticas
eram encaradas, como hipóteses. Só em 1888 as ondulações electromagnéticas é
que foram produzidas e detectadas por Heinrich Hertz.
Em resumo:
A luz propaga-se sob a forma de onda electromagnética e, graças a cientistas
como Huyghens, Young e Maxwell, hoje em dia sabemos que a luz se propaga
sob a forma ondas electromagnéticas sempre em linha recta, e que estas
consistem na oscilação de campos eléctricos e campos magnéticos
perpendiculares entre si, não precisando de matéria para se deslocarem.
É importante referir também que diferentes ondas podem ter comprimentos
diferentes, assim como a sua frequência e energia.
Quando se fala na luz não se pode também de deixar de referenciar alguns
fenómenos ópticos, como a refracção e a reflexão.
Página 13
Ocorre refracção da luz quando esta passa de um meio para o outro, sofrendo um
desvio na sua direcção e uma mudança de velocidade.
A luz sofre reflexão quando as ondas incidem em superfícies planas, ou
irregulares que estejam polidas. Em superfícies planas as ondas são reflectidas no
mesmo ângulo de incidência, ou seja voltam para o meio de onde vieram. (por
exemplo acontece isso quando estamos em frente a um espelho, a reflexão é feita
no mesmo ângulo de incidência, que permite ver a nossa imagem).
Quando a reflexão é feita em superfícies irregular as ondas incidentes são
reflectidas em vários ângulos (direcções), esta reflexão tem como vantagem por
exemplo permitir-nos ver o que nos rodeia.
Página 14
Conclusão
Após a realização do trabalho, foi-nos possivel verificar que o Universo é mágico!
Existem coisas impressionantes como o caso das radiações, que só uma pequena parte é que conseguimos ver sem aparelhos, é também impressionante o comprimento que podem atingir certas radiações.
Ao longo da realização deste trabalho foi nos possível aprender o que é o espectro electromagnético e porque se chama assim, as radiações que o constituem assim como a natureza ondulatória da luz.
Não foi um trabalho difícil de realizar apesar de ter dado um bom bocado de trabalho, a maior dificuldade encontrada foi a procura de informação sobre a natureza ondulatória.
Em suma apesar de algumas dificuldades envolvidas, foi bastante interessante fazer um trabalho sobre este tema, pois foi-nos permitido enriquecer os nossos conhecimentos.
Página 15
Bibliografia
Websites:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Onda_electromagn%C3%A9tica
http://www.pop-rs.rnp.br/~berthold/etcom/teleproc-2000/Microondas/espectro.html
http://www.agr.feis.unesp.br/hrsilva/SERE_CAP1_13_arquivos/image004.jpg
http://files.nucleoestagiofisicoquimica0809.webnode.com
http://pomathron.files.wordpress.com/2008/10/espectro.jpg
http://www.aceav.pt/blogs/cristinabrinco/CFQ/ATOMO/MODELO%20de%20ATOMO.bmp
http://profs.ccems.pt/PauloPortugal/CHYMICA/REM/REM.html
http://www.on.br/site_edu_dist_2009/site/modulos/modulo_1/3-atmosferas/radiacao.html
http://www.convertworld.com/pt/comprimento/Micr%C3%B4metro.html
http://web.rcts.pt/luisperna/espectro_electro.htmhttp://web.rcts.pt/luisperna/espectro_electro.htm
http://www.edumedia-sciences.com/en/a185-transverse-electromagnetic-wave
http://www.edumedia-sciences.com/en/a189-electromagnetic-spectrum
http://www.e-escola.pt/topico.asp?id=476&ordem=1
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/reflexao-da-luz/reflexao-da-luz.php
http://www.ecientificocultural.com/ECC2/artigos/polar03.htm
Outros:
Caderno Diário
Professora Filomena Rebelo
Página 16