O que é dispersão eletromagnética?
A dispersão eletromagnética é o efeito físico de uma onda eletromagnética, como ondas de luz ou rádio, atingindo um objeto. Em vez de prosseguir em uma linha reta, como as ondas de luz são desimpedidas, a luz refrata ou ricocheteia nas texturas microscópicas no objeto. A dispersão eletromagnética é frequentemente responsável pela aparência da cor e possui várias formas distintas.
Dado conhecimento suficiente sobre as partículas e ondas dispersantes, é possível prever como a luz se dispersará. O processo também pode funcionar de maneira inversa, pois a observação científica da dispersão pode fornecer informações sobre a onda recebida e as partículas que a estão dispersando. O estudo da dispersão levou a avanços importantes em várias áreas, incluindo imagens geradas por computador, radar e tecnologia médica.
Por que o céu é azul é uma pergunta popular que pode ser explicada pela dispersão eletromagnética. A dispersão de Rayleigh é baseada nas experiências de um cientista inglês do início do século XX, John Strutt, o terceiro barão de Rayleigh. Seu trabalho foi conduzido sobre os efeitos de dispersão das ondas de luz em partículas menores que as ondas de entrada. Como o azul tem um comprimento de onda curto, é particularmente suscetível à dispersão, pois salta das partículas de gás do ar ao redor da Terra. Tons de vermelho, amarelo e laranja são comprimentos de onda muito mais longos, razão pela qual são visíveis apenas no céu quando se olha próximo ou ao sol.
Devido ao pequeno tamanho das partículas de dispersão na dispersão de Rayleigh, o formato das partículas não é considerado significativo. Centros de espalhamento maiores são cobertos pela teoria de espalhamento eletromagnético de Mie, nomeada pelo físico alemão Gustav Mie. Mie determinou que mudanças na cor e na opacidade são determinantes no tamanho e na forma do centro de dispersão. Seu trabalho é considerado particularmente útil no entendimento da dispersão eletromagnética através de neblinas ou nuvens.
As soluções de Rayleigh e Mie são consideradas elásticas, o que significa que a dispersão das ondas não enfraquece significativamente sua energia. Também existem várias outras formas que lidam com mudanças de energia devido à dispersão eletromagnética, incluindo dispersão de Brillouin, Raman e Compton. A dispersão de Compton é considerada particularmente significativa, pois evidencia que a luz pode ter propriedades tanto de uma onda quanto de um fluxo de partículas. O espalhamento eletromagnético inelástico é usado em vários campos, incluindo astrofísica, tecnologia de raios-X e na medição da resposta elástica do tecido vivo.
A dispersão eletromagnética é, em sua base, um conceito simples, visível em situações cotidianas. O estudo científico da dispersão é extremamente complexo, e mesmo as várias soluções listadas acima não explicam completamente os efeitos e resultados de todas as situações de dispersão. O que foi descoberto levou a uma tremenda inovação científica nas técnicas de imagens, além de nos permitir finalmente entender exatamente por que o céu é azul.