Por muito tempo, o homem não percebeu que era
cercado por invisíveis fonte de energia. Hoje, a grande
tarefa da ciência é procurar mais e mais aplicações para
estas fontes – as ondas eletromagnéticas. De seu
estudo nasceram o rádio, televisor, o radar, a lâmpada
de mercúrio, a lâmpada de luz ultravioleta, a válvula
produtora de raios X. E a tendência prossegue sempre:
cada vez mais depende-se da conquista do invisível,
imersos no qual nascemos e vivemos.
Haverá algo em comum entre as cores do arco-íris
e os sinais de radar que orientam num avião durante
o pouco? Os entre os raios X que permitem constatar
uma fratura e as ondas de rádio que levam ao receptor
melodias e vozes? Sim. Todos esses tipos de ondas
pertencem à mesma família. O rádio, o tradar, a
luz do arco-íris, os raios X são manifestações
de ondas eletromagnéticas. Todas obedecem às mesmas
leis físicas, possuem propriedades análogas e são
sempre geradas por oscilações de
cargas elétricas.
Assim como as ondas sonoras nascem da oscilação
de moléculas de ar, ondas eletromagnéticas são
causadas por oscilações de partículas eletricamente
carregadas. Quando um elétron (partícula atômica de
carga negativa) oscila ou sofre qualquer mudança em
seu movimento natural – por exemplo, uma aceleração -,
verifica-se a emissão de ondas elétricas e magnética existente
no espaço. À medida eu as ondas passam, essa “pressão”
varia, tal como a pressão do ar quando uma onda sonora o atravessa.
LEIA MAIS: O QUE É IDEIA?
As ondas luminosas foram as primeiras ondas
eletromagnéticas a serem investigadas. O físico
inglês Thomas Young (1773-1829) e o francês
Augustin Jean Fresnel (1788-1827) conseguiram constatar
a natureza ondulatória da luz visível, mesmo sem
saber de que tipo exato de onda se tratava. Depois,
coube ao inglês James Clerk Maxwell (1831-1879)
desenvolver a teoria das ondas eletromagnéticas.
Foi um grande passo, pois até então os dados levantados
pelos cientistas não tinham uma
ligação clara entre si.
O dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851)
havia demonstrado a relação entre os fenômenos
elétricos e magnéticos por meio de uma experiência
que revelou a ação da corrente elétrica sobre a agulha
imantada, o que foi corroborado por Michael Faraday (1791-1867).
Maxwell foi além e reuniu numa só teoria todos os fenômenos
elétricos, magnéticos e luminosos conhecidos na época;
mais ainda, previu que deveriam existir outras ondas com
idênticas propriedades e mesma velocidade de propagação,
aliás já determinada por Armand Fizeau, em 1849. Com a
descoberta das ondas de rádio, o físico alemão Heinrich Rudolf Hertz
(1857-1894) confirmou as características previstas por Maxwell, cuja teoria,
nos anos seguintes, continuou sendo enriquecida por novas e importantes
descobertas.
Essas ondas velozes
As ondas eletromagnéticas, inclusive a luz visível,
movem-se no ar ou no vácuo à velocidade de 300 mil
quilômetros por segundo. Devido a tal razão, os físicos
lhe dão geralmente o símbolo de c (constante). Podemos
distinguir as diferentes ondas por sua frequência, que é
o número de vibrações por segundo. A frequência se
mede em ciclos por segundo (c/s), um ciclo por segundo
significa uma oscilação completa da fonte de ondas em um segundo, ou a
passagem de uma onda completa por um ponto fixo
em segundo. A palavra quilo ciclo significa 1000 ciclos
(quilo = mil), megaciclo, por sua
vez, 1 000 000 de ciclos (mega = milhão).
A velocidade da onda é igual à frequência multiplicada
pelo comprimento da onda. Como a velocidade de
todas as ondas eletromagnéticas no mesmo meio de
propagação é a mesma, as de baixa frequência
(poucos ciclos por segundo) são ondas longas, enquanto
que as de alta frequência (milhões de ciclos por segundo)
são ondas curtas. Por exemplo, as de rádio são longas:
têm perto de 300 metros; e as de raio X são curtas: em torno de décimos-
milionésimos de milímetro. A frequência de onda diz respeito
à sua origem, enquanto o comprimento de onda se relaciona com
o meio de propagação; assim, para a luz amarela, a frequência
é sempre 0,54 x 10¹⁵ c/s (540 trilhões de ciclos por segundo), mas a
velocidade é de 300 mil quilômetros no ar ou no vácuo e
230 mil quilômetros por segundo na água; E o comprimento
de onda é de 5 500 Å no ar ou vácuo e de 4200 Å na água
(A é o símbolo do angstrom, unidade de medida dez milhões
de vezes menor que o milímetro, ou seja: 107Å = 1 mm).
Conclusão: quando muda o meio de propagação da onda, a frequência se
conserva, mas em compensação muda o comprimento.
As ondas eletromagnéticas formam uma grande
família, cujos membros se distinguem pela frequência.
Esta varia desde poucos ciclos por segundo até números
com mais de 30 zeros. As frequências mais baixas
correspondem a oscilações elétricas produzidas por
circuitos ressonantes (os constituídos por bobina e
condensador). As mais altas correspondem à energia
vinda de estrelas distantes (como o Sol), num processo
ainda não perfeitamente conhecido. Em ordem crescente
de frequência, temos: ondas de rádio, infravermelhas,
luminosas (luz visível),
ultravioleta, raios X e raios gama.
O Sol é um emissor de ondas eletromagnéticas.
Percebemos a luz (ondas luminosas) e o calor (ondas infravermelhas)
por meio das sensações de claro-escuro ou quente-frio.
Mas há vários outros tipos de ondas, cuja constatação
exige meios
mais delicados.
É importante notar que o calor é uma forma de energia e,
como a família das ondas tem as mesmas propriedades,
todas transportam energia. Einstein provou que matéria
pode transformar-se em energia e vice-versa.
Logo, é sempre possível, teoricamente, converter
ondas eletromagnéticas em matéria.
De fato, isso acontece até com certa facilidade nos laboratórios de
Física Nuclear, para comprimentos de onda inferiores a um
nível mínimo situado em torno de 0,01 Å. Sabe-se que
a possibilidade de transformar uma radiação eletromagnética
em matéria ocorre quando os comprimentos de onda têm, no
máximo, perto de mil vezes a dimensão do núcleo.
Quanto mais compridas as ondas, mais difícil
a conversão. Quanto menor o comprimento de onda,
mais fácil
sua transformação em matéria.
Uma associação muito simples (pode ser verificada em casa)
entre calor e onda eletromagnética é a seguinte: a onda
produzida por uma lâmpada funcionando com voltagem
normal emite uma luz visível quase branca; quando há
falhas no fornecimento de energia elétrica e a voltagem cai,
a luz torna-se avermelhada. A razão disso é que à
voltagem maior corresponde uma temperatura maior do
filamento da lâmpada, e à voltagem menor corresponde
uma temperatura menor do filamento. A luz incandescente
comum apresenta um espectro de emissão contínuo, cujas
raias têm frequências tanto mais altas quanto maior a
temperatura do filamento. A luz aproximadamente branca
deve-se, portanto, a uma mistura de todas as cores visíveis
do espectro luminoso (as cores do arco-íris).
A cor avermelhada resulta da ausência de cores
correspondentes às frequências mais altas. Se a temperatura
for suficientemente baixa, pode não aparecer nenhuma
luz visível. É o caso do ferro elétrico de passar roupa.
VEJA TAMBÉM : O ÁTOMO
Nenhum comentário:
Postar um comentário