1ª Aula de Física

 

1.        Espetro eletromagnético Espetro electromagnético

 

Pode ser defenido como a faixa de frequência das ondas eletromagnéticas em todas as radiações electromagnéticas.

·  Ondas eletromagnéticas podem propagar através no vazio, ar e noutros meios a grande velocidade.

·      Radiações eletromagnéticas são as micro‐ondas, os infravermelhos, a luz visível, os raios X, e os raios gama ( γ). Conforme mostrado na figura abaixo, a radiação electromagnetica é constituído por campos elétricos e campo magnéticos oscilantes, prependiculares entre si e também prependiculares à direção de propagação.

As características das ondas são as seguintes:

o   Amplitude (A)

o   Comprimento da onda (λ)

o   Periodo (T)

o   Frequência (f)

 

Amplitude:

·         é a medida da magnitude do afastamento máximo em relação a posição de equilíbrio da grandeza que sofre vibrações.

·         Simbólo A

·         Unidade – Pascal (Pa) nas ondas sonoras, Metros (m) nas ondas produzidas por uma corda esticada, e Volt por Metro (V/m) nas ondas electromagnéticas.

Periodo:

·         é o tempo nescessário para um cíclo completo de uma oscilação de uma onda.

·         Simbólo ‐ T

·         Unidade – segundo (s).

Comprimento da onda:

·         é a distância entre duas magnitudes iguais consecutivas em relação à posição de equilíbrio da grandeza que sofre vibrações.

·         Simbólo ‐ λ (lê “lamda”)

·         Unidade – metro (m)

Frequência:

·         Corresponde ao número de oscilações efetuada por unidade de tempo.

·         Simbólo ‐ f

·         Unidade – vibrações por segundo( s^-1, ou hertz (Hz).

A frequência e o period são grandezas inversamente proporcionais.

 

 As características de cada zona do espetro eletromagnético e aplicações:

Ondas de rádio

·         Possuem frequência baixas, até cerca de 108 Hz 

·         Tem grandes comprimento de onda. 

·         Aplicações: Transmissão de rádio Am e FM.  

A radiação de micro‐ondas

·   Tem  frequência  mais  altas  que  as  das  ondas  de  rádio,  compreendidas  entre  3x108 Hz – 3x1011Hz (300MHz‐300GHz).  

·      Aplicações:  Transmissão  televisiva,  telefones móveis,  satélites  de  comunicação;  radar; fornos de micro‐ondas.  

  A radiação infravermelha

·   Situam-se na faixa de frequência 3x10¹¹Hz - 4,3x10¹⁴Hz 

    (300Ghz-430Thz),  que  correspondem a comprimentos de ondas 0,7µm-1mm. 

· Aplicações:  utilizadas  em  sensores  de  controlo  remoto.  Exemplos:  remoto  de  televisão, termômetro infravermelha, etc.   A radiação visível

·         são as radiações luminosas 

·         tem frequência entre 4,3x1014Hz – 7x1014hz ( 430 ‐700Thz).  

·         comprimentos de onda : entre  380 – 700nm 

·         exemplos; luz – Único tipo de radiação visível ao olho humano. 

  

 A radiação ultravioleta

·      ocupam uma extensa faixa do espetro, entre aproximadamente 7x10¹⁴hz-3x10¹⁷hz  de frequência.  

·      comprimento de onda:  cerca de 1nm-380nm.  

· A maior parte da radiação UV emitida pelo sol é absorvida pela atmósfera da terra,  chegando apenas uma pequena parte á superficie terrestre.      

  Os raios X

·         A frequência  é  superiors  ás  das  radiações  ultravioleta,  ou  seja, frequência  entre  3x10¹⁷ – 5x10¹⁹hz. 

·         comprimentos da onda entre 0,06Å  – 1nm. São altamente penetrantes. 

·         Aplicações: radiografias  

  Os raios gamma

·         São os raios mais penetrantes do espetro eletromagnético. 

·         Frequência: aproximadamente desde 5x1019 até 1022.  

·         Estes raios são os mais energéticos ou as ondas que transportam maior energia.

·         têm menor comprimento de onda. 

·         Aplicações: Esterlizam equipamento médico e alimentos.

 

   1.1. Radiação e Energia

·         A principal fonte da energia do planeta Terra é o Sol.  

·         Sol transfere energia para a Terra através da radiação. A propagação da energia  deste modo não presica de qualquer meio material.  

·         Radiação é a emissão de energia por meio de ondas eletromagnéticas.

 

Velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas

·         A velocidade de propagação, v, das ondas eletromagnéticas depende das  características do meio. 

·         A luz visível, as micro‐ondas, os raios x , propagam‐se à mesma velocidade, c, no vácuo.

·         Velocidade da luz no vazio, c = 300 000 000 m/s ou c = 3 x 10⁸ m/s.

 

    1.2. Energia e Frequência

Segundo Albert Enstein, a radiação seria constituída por um feixe de partículas,  fotões, cuja energia era propocional à frequência, ƒ, da radiação.

E = h.f

A constante de proporcionalidade entre a energia e a frequência é a denominada  constante de Planck:  h = 6,626 x 10^‐34 J.s.

 

     1.3. Frequência e Comprimento de Onda

·         Frequência, ƒ, ‐  é o número de vezes que a onda repete as suas características  por segundo. 

·         comprimento de onda, λ, ‐ é a distância mínima entre dois pontos na mesma fase  de vibração.   

·      Velocidade de propagação:  

 

·      Usa-se c, para a velocidade quando a radiação se propaga no vácuo: 

 e 

 sabendo que: 

 e substituindo a frequência, vem:

Como:

E é a energia de propagação (J)

h é a constante de Planck  h = 6,626 x 10^-34Js

c é a velocidade da luz no vácuo c = 3 x 10⁸ m/s

v é a velocidade de propagação.