O que é uma onda eletromagnética?

O termo onda eletromagnética descreve a maneira como a radiação eletromagnética (EMR) se move pelo espaço. Diferentes formas de EMR são distinguidas por seus comprimentos de onda, que variam de muitos metros (metros) a uma distância menor que o diâmetro de um núcleo atômico. A faixa completa, em ordem decrescente do comprimento de onda, passa de ondas de rádio através de microondas, luz visível, ultravioleta e raios-X para raios gama e é conhecida como espectro eletromagnético. Ondas eletromagnéticas têm muitas aplicações, tanto na ciência quanto na vida cotidiana.

ondas de luz

Em muitos aspectos, uma onda eletromagnética se comporta de maneira semelhante às ondulações na água, ou para parecer viajar por um meio como o ar. Por exemplo, se uma luz for brusca em uma tela através de uma barreira com duas fendas estreitas, é visto um padrão de listras claras e escuras. Isso é chamado de padrão de interferência: onde as cristas das ondas de uma fenda encontram -se da outra, elas se reforçam, formando uma faixa brilhante, bu, bu, bu, bu, buOnde uma crista encontra uma calha, eles cancelam, deixando uma faixa escura. A luz também pode se curvar em torno de um obstáculo, como quebra -oceânicos em torno de uma parede do porto: isso é conhecido como difração. Esses fenômenos fornecem evidências da natureza da luz da onda.

Supunha -se que, como som, a luz deve viajar por algum tipo de meio. Isso recebeu o nome "éter", às vezes soletrado "Aether", e era considerado um material invisível que preenchia o espaço, mas através do qual objetos sólidos podiam passar sem obstáculos. Experimentos projetados para detectar o éter por seu efeito na velocidade da luz em diferentes direções não conseguiram encontrar nenhuma evidência para ele, e a idéia foi finalmente rejeitada. Era evidente que a luz e outras formas de EMR não exigiam nenhum meio e podiam viajar pelo espaço vazio.

comprimento de onda e frequência

Assim como uma onda oceânica, uma onda eletromagnética tem picos e calhas. O comprimento de onda é a distância entre dois pontos idênticos da onda do ciclo ao ciclo, por exemplo, a distância entre um pico ou crista e o outro. O EMR também pode ser definido em termos de sua frequência, que é o número de cristas que passam em um determinado intervalo de tempo. Todas as formas de EMR viajam na mesma velocidade: a velocidade da luz. Portanto, a frequência depende inteiramente do comprimento de onda: quanto menor o comprimento de onda, maior a frequência.

Energia

comprimento de onda mais curto, ou maior frequência, o EMR carrega mais energia do que comprimentos de onda mais longos ou frequências mais baixas. A energia transportada por uma onda eletromagnética determina como afeta a matéria. As ondas de rádio de baixa frequência perturbam levemente átomos e moléculas, enquanto as microondas fazem com que elas se movam mais vigorosamente: o material aquece. Raios-X e raios gama empacotam muito mais um soco: eles podem quebrar ligações químicas e bater elétrons de átomos, formando íons. Por esse motivo, eles são descritos como ioradiação nimizando.

A origem das ondas eletromagnéticas

A relação entre luz e eletromagnetismo foi estabelecida pelo trabalho do físico James Clerk Maxwell no século XIX. Isso levou ao estudo da eletrodinâmica, na qual ondas eletromagnéticas, como a luz, são consideradas distúrbios, ou "ondulações", em um campo eletromagnético, criado pelo movimento de partículas carregadas eletricamente. Ao contrário do éter inexistente, o campo eletromagnético é simplesmente a esfera de influência de uma partícula carregada, e não uma coisa tangível e material.

Trabalho posterior, no início do século XX, mostrou que a EMR também tinha propriedades semelhantes a partículas. As partículas que compõem a radiação eletromagnética são chamadas de fótons . Embora pareça contraditório, o EMR pode se comportar como ondas ou como partículas, dependendo do tipo de experimento realizado. Isso é conhecido como a dualidade de partículas de onda. Também se aplica a partículas subatômicas, átomos inteiros e até saeme grandes moléculas, as quais às vezes podem se comportar como ondas.

A dualidade de partículas de onda emergiu à medida que a teoria quântica estava sendo desenvolvida. De acordo com essa teoria, a “onda” representa a probabilidade de encontrar uma partícula, como um fóton, em um determinado local. A natureza do onda das partículas e a natureza das ondas de partículas deram origem a uma grande quantidade de debate científico e algumas idéias impressionantes, mas nenhum consenso geral sobre o que realmente significa.

Na teoria quântica, a radiação eletromagnética é produzida quando as partículas subatômicas liberam energia. Por exemplo, um elétron em um átomo pode absorver a energia, mas deve cair para um nível de energia mais baixo e liberar a energia como EMR. Dependendo de como é observado, essa radiação pode aparecer como uma partícula ou uma onda eletromagnética.

usa

Uma grande quantidade de tecnologia moderna depende de ondas eletromagnéticas. Rádio, televisão, telefones celulares e a Internet dependem da transmissão de RADFrequência de IO EMR através de cabos de ar, espaço ou fibra óptica. Os lasers costumavam gravar e reproduzir DVDs e CDs de áudio usam ondas de luz para escrever e ler nos discos. As máquinas de raios-X são uma ferramenta essencial em medicina e segurança no aeroporto. Na ciência, nosso conhecimento do universo vem em grande parte da análise de luz, ondas de rádio e raios-X de estrelas e galáxias distantes.

riscos

Não se pensa que ondas eletromagnéticas de baixa energia, como ondas de rádio, são prejudiciais. Em energias mais altas, no entanto, a EMR apresenta riscos. A radiação ionizante, como raios-X e raios gama, pode matar ou danificar células vivas. Eles também podem alterar o DNA, o que pode levar ao câncer. O risco para pacientes de raios-x médicos é considerado insignificante, mas os radiografistas, que são expostos a eles regularmente, usam aventais de chumbo-que os raios-X não podem penetrar-para se proteger. A luz ultravioleta, presente na luz solar, pode causar queimaduras solares e também pode causar câncer de pele se a exposição for excessiva.