Mostrar código-fonte de Radiação eletromagnética

{{Sem-notas|data=julho de 2009}}
{{Revisão-sobre|Física|data=fevereiro de 2011}}
{{Eletromagnetismo}}
A '''radiação eletromagnética''' é uma [[oscilação]] em [[fase (física)|fase]] dos [[campo elétrico|campos elétricos]] e [[Campo magnético|magnéticos]], que, autossustentando-se, encontram-se desacoplados das cargas elétricas que lhe deram origem. As oscilações dos campos magnéticos e elétricos são perpendiculares entre si e podem ser entendidas como a propagação de uma [[Ondas transversais|onda transversal]], cujas oscilações são perpendiculares à direção do movimento da onda (como as ondas da superficie de uma lâmina de água), que pode se deslocar através do [[vácuo]]. Dentro do ponto de vista da [[Mecânica Quântica]], podem ser entendidas, ainda, como o deslocamento de pequenas partículas, os [[fóton]]s. 

O espectro visível, ou simplesmente [[luz visível]], é apenas uma pequena parte de todo o espectro da radiação eletromagnética possível, que vai desde as [[onda de rádio|ondas de rádio]] aos [[raio gama|raios gama]]. A existência de ondas eletromagnéticas foi prevista por [[James Clerk Maxwell]] e confirmada experimentalmente por [[Heinrich Hertz]]. A radiação eletromagnética encontra aplicações como a radiotransmissão, seu emprego no aquecimento de alimentos (fornos de microondas), em lasers para corte de materiais ou mesmo na simples lâmpada incandescente.

== Radiação eletromagnética ==
A radiação eletromagnética é constituída por ondas que se auto-propagam pelo espaço. Parte de todo o espectro consegue ser interpretada através do [[olho]] dos diversos animais e, para cada espécie, denomina-se essa faixa de radiação de luz visível. A radiação eletromagnética compõe-se de um campo elétrico e um magnético, que oscilam perpendicularmente um ao outro e à direção da propagação de energia. A radiação eletromagnética é classificada de acordo com a [[frequência]] da onda, que em ordem decrescente da duração (período T) da onda são: [[onda de rádio|ondas de rádio]], [[micro-ondas]], [[Raios T|radiação terahertz]] (Raios T), [[radiação infravermelha]], [[luz]] visível, [[radiação ultravioleta]], [[Raios-X]] e [[Radiação Gama]].

=== Ondas Eletromagnéticas ===
[[File:Onde electromagnetique.svg|thumb|400px|Representação esquemática de uma onda eletromagnética linearmente polarizada produzida por um [[dipolo elétrico]] oscilante (à esquerda). A onda se propaga ao longo do eixo horizontal com [[comprimento de onda]] λ (ao centro). O [[campo elétrico]], o [[campo magnético]] e o [[vetor de onda]] são representados, respectivamente, em azul, vermelho e preto (à direita).]]
As ondas eletromagnéticas primeiramente foram previstas teoricamente por [[James Clerk Maxwell]] e depois confirmadas experimentalmente por [[Heinrich Hertz]]. Maxwell notou as ondas a partir de equações de [[electricidade]] e [[magnetismo]], revelando sua natureza e sua simetria. Faraday mostrou que um campo magnético variável no tempo gera um campo eléctrico. Maxwell mostrou que um campo eléctrico variável com o tempo gera um campo magnético, com isso há uma auto-sustentação entre os campos eléctrico e magnético. Em seu trabalho de 1862, Maxwell escreveu:

''"A velocidade das ondas transversais em nosso meio hipotético, calculada a partir dos experimentos electromagnéticos dos Srs. Kohrausch e Weber, concorda tão exactamente com a velocidade da luz, calculada pelos experimentos óticos do Sr. Fizeau, que é difícil evitar a inferência de que a luz consiste nas ondulações transversais do mesmo meio que é a causa dos fenómenos eléctricos e magnéticos."''{{Carece de fontes|cod1|cod2|codN|data=dezembro de 2012}}

==== Propriedades ====
Os campos eléctrico e magnético obedecem aos princípios da [[interferência|superposição de ondas]], de modo que seus vectores se cruzam e criam os fenómenos da [[refracção]] e da [[difracção]].{{Carece de fontes|cod1|cod2|codN|data=dezembro de 2012}} Uma onda electromagnética  pode interagir com a matéria e, em particular, perturbar átomos e moléculas que as absorvem, podendo os mesmos emitir ondas em outra parte do espectro.

Como qualquer fenómeno ondulatório, as ondas electromagnéticas podem interferir entre si.
Sendo a luz uma oscilação, ela não é afectada pela estática eléctrica ou por campos magnéticos de uma outra onda electromagnética no [[vácuo]]. Em um meio não linear, como um cristal, por exemplo, interferências podem acontecer e causar o [[efeito Faraday]], em que a onda pode ser dividida em duas partes com velocidades diferentes.{{Carece de fontes|cod1|cod2|codN|data=dezembro de 2012}}

Na [[refracção]], uma onda, transitando de um meio para outro de densidade diferente, tem alteradas sua velocidade e sua direcção (caso esta não seja perpendicular à superfície) ao entrar no novo meio. A relação entre os índices de refracção dos dois meios determina a escala de refração medida pela [[Lei de Snell-Descartes|lei de Snell]]:

:<math>\sen(i) \times N_{1} = \sen(r) \times N_{2}</math>

Nesta equação, i é o ângulo de incidência, N<sub>1</sub> é o índice de refração do meio 1, r é o ângulo de refração, e N<sub>2</sub> é o índice de refração do meio 2.

A luz se dispersa em um espectro visível porque é reflectida por um prisma, devido ao fenômeno da refração. As características das ondas electromagnéticas demonstram as propriedades de partículas e do onda ao mesmo tempo, e se destacam mais quando a onda é mais prolongada.

==== Modelo de onda eletromagnética ====
Um importante aspecto da natureza da luz é a [[frequência]] uma onda, sua taxa de oscilação. É medida em [[hertz]], a unidade [[Sistema Internacional de Unidades|SIU]] de frequência, na qual um hertz (1,00 Hz) é igual a uma oscilação por segundo. A luz normalmente tem um espectro de frequências que, somadas, juntos formam a onda resultante. Diferentes frequências formam diferentes ângulos de refração.
Uma onda consiste nos sucessivos baixos e altos, e a distância entre dois pontos altos ou baixos é chamado de comprimento de onda. Ondas electromagnéticas variam de acordo com o tamanho, de ondas de tamanhos de prédios a ondas gama pequenas menores que um [[núcleo atômico]]. A frequência é inversamente proporcional ao comprimento da onda, de acordo com a equação:

<math>\displaystyle v=\lambda \times f</math>.
 
Nesta equação, v é a [[velocidade]], λ (lambda) é o [[comprimento de onda]], e f é a [[frequência]] da onda.

Na passagem de um meio material para outro, a velocidade da onda muda, mas a frequência permanece constante. A [[interferência]] acontece quando duas ou mais ondas resultam em um novo padrão de onda. Se os campos tiverem as componentes nas mesmas direcções, uma onda "coopera" com a outra (interferênia construtiva); entretanto, se estiverem em posições opostas, pode haver uma interferência destrutiva.

==== Modelo de partículas ====
Um feixe luminoso é composto por pacotes discretos de energia, caracterizados por consistirem em partículas denominadas  {{PEPB|[[fotão|fotões]]|fótons}}. A frequência da onda é proporcional à magnitude da energia da partícula. Como os fótons são emitidos e absorvidos por partículas, eles actuam como transportadores de energia. A energia de um fóton é calculada pela equação de [[Planck]]-[[Einstein]]:

<math>\displaystyle E = h \times f</math>.

Nesta equação, E é a [[energia]], h é a [[constante de Planck]], e f é a frequência. 

Se um fóton for absorvido por um átomo, ele excita um {{PEPB|[[elétron|electrão]]|elétron}}, elevando-o a um alto nível de energia. Se o nível de energia é suficiente, ele pula para outro nível maior de energia, podendo escapar da atração do núcleo e ser liberado em um processo conhecido como [[fotoionização]]. Um elétron que descer ao nível de energia menor emite um fóton de luz igual a diferença de energia. Como os níveis de energia em um átomo são discretos, cada elemento tem suas próprias características de emissão e absorção.{{Carece de fontes|cod1|cod2|codN|data=dezembro de 2012}}

== Espectro Eletromagnético ==
Espectro Eletromagnético é classificado normalmente pelo comprimento da onda, como as [[onda de rádio|ondas de rádio]], as [[micro-ondas]], a [[radiação infravermelha]], a [[luz]] visível, os [[radiação ultravioleta|raios ultravioleta]], os [[raio X|raios X]], até a [[radiação gama]].

O comportamento da onda eletromagnética depende do seu comprimento de onda. Frequências altas são curtas, e frequências baixas são longas. Quando uma onda interage com uma única partícula ou molécula, seu comportamento depende da quantidade de fótons por ela carregada.{{Carece de fontes|cod1|cod2|codN|data=dezembro de 2012}} Através da técnica denominada [[Espectroscopia]] óptica, é possível obter-se informações sobre uma faixa visível mais larga do que a visão normal. Um espectroscópio comum pode detectar comprimentos de onda de 2&nbsp;nm a 2500&nbsp;nm.

Essas informações detalhadas podem informar propriedades físicas dos objetos, gases e até mesmo estrelas. Por exemplo, um átomo de hidrogênio emite ondas em comprimentos de 21,12&nbsp;cm.
A luz propriamente dita corresponde à faixa que é detectada pelo olho humano, entre 400&nbsp;nm a 700&nbsp;nm (um [[nanómetro|nanômetro]] vale 1,0×10<sup>-9</sup> [[metro]]). As [[ondas de rádio]] são formadas de uma combinação de amplitude, frequência e fase da onda com a banda da frequência.
[[Ficheiro:EM spectrum.svg|thumb|490px|right|Espectro eletromagnético com o espectro de luz visível indicado]]

== Interação da radiação com a matéria ==
=== O Efeito Kerr ===
{{main|Efeito Kerr}}

=== O Efeito Pockels ===
{{main|Efeito Pockels}}

=== Efeitos biológicos ===
O efeito biológico mais óbvio das ondas eletromagnéticas se dá em nossos olhos: a luz visível impressiona as células do fundo da [[retina]], causando a sensação visual. Porém, existem outros efeitos mais sutis.

Sabe-se que, em determinadas frequências, as ondas eletromagnéticas podem interagir com [[moléculas]] presentes em organismos vivos, por ressonância, isto é, as moléculas cujas frequências fundamentais sejam iguas à da onda em questão "captam" essa oscilação, como uma antena de TV. O efeito sobre a molécula depende da intensidade (amplitude) da onda, podendo ir do simples aquecimento à modificação da estrutura molecular.{{Carece de fontes|cod1|cod2|codN|data=dezembro de 2012}} O exemplo mais fácil de ser observado no dia-a-dia é o de um [[forno de micro-ondas]]: as [[micro-ondas]] do aparelho, capazes de aquecer a água presente nos alimentos, têm exatamente o mesmo efeito sobre um tecido vivo. Os efeitos da exposição de um animal a uma fonte potente de micro-ondas podem ser catastróficos. Por isso se exige o isolamento físico de equipamentos de telecomunicações que trabalham na faixa de micro-ondas, como as [[ERB|estações rádio-base]] de [[telefonia celular]].

Assim como as micro-ondas afetam a água, ondas em outra frequência de ressonância podem afetar uma infinidade de outras moléculas. Já foi sugerido que a proximidade a [[linhas de transmissão]] teria relações com casos de câncer em crianças, por via de supostas alterações no [[DNA]], provocadas pela prolongada exposição ao campo eletromagnético gerado pelos condutores. Também já se especulou que o uso excessivo do telefone celular teria relação com casos de câncer no cérebro, pelo mesmo motivo. Até hoje, nada disso foi provado.{{Carece de fontes|cod1|cod2|codN|data=dezembro de 2012}}

Também já foram feitas experiências para analisar o efeito de campos magnéticos sobre o crescimento de plantas, sem nenhum resultado conclusivo.

=== Radiação de Corpo Negro ===

{{main|Radiação de corpo negro}}

A '''radiação de corpo negro''', também conhecida por '''radiação térmica''', é a radiação eletromagnética emitida por um corpo em qualquer [[temperatura]]<ref name=blundell> {{citar livro|título=Concepts in Modern Physics|autor=S. Blundell, K. Blundell|ano=2006}} </ref>, constituindo uma forma de transmissão de [[calor]], ou seja, por meio deste tipo de radiação ocorre transferência de energia térmica na forma de ondas eletromagnéticas. Quando a matéria emite e absorve perfeitamente qualquer comprimento de onda e está em equilíbrio termodinâmico, considera-se que é um [[corpo negro]], e sua radiação é chamada de radiação de corpo negro.<ref name =Huang>{{citar livro|título=Statistical Mechanics|autor=K. Huang|ano=2003}} </ref>

A [[energia cinética]] de [[átomo]]s e [[molécula]]s varia, converte-se em energia térmica e resulta na radiação eletromagnética térmica. Como as ondas eletromagnéticas também podem se propagar no [[vácuo]], a transferência de [[calor]] de um corpo a outro ocorre mesmo se não existir meio material entre os dois, como é o caso da energia emitida pelo [[Sol]] e que chega à [[Terra]].

[[File:Corpo negro.svg|right|260px|thumb|Leis de [[Lei de Wien|Wien]] e de [[Lei de Planck|Planck]]: à medida que a temperatura diminui, o pico da curva da radiação de um corpo negro se desloca para menores intensidades e maiores comprimentos de onda.]]
A [[Lei de Wien]] relaciona o comprimento de onda em que há máxima emissão de radiação de corpo negro com uma temperatura e determina que o comprimento de onda emitido diminui com o aumento da temperatura. A [[Lei de Planck]] para radiação de corpo negro exprime a radiância espectral em função do comprimento de onda e da temperatura do corpo negro e fornece a distribuição dos comprimentos de onda no espectro em função da temperatura. A maior parte da irradiação ocorre em um [[comprimento de onda]] específico, chamado de comprimento de onda principal de irradiação, que depende da temperatura do corpo. Quanto maior a [[temperatura]], maior a [[frequência]] da radiação e menor o comprimento de onda.

== Aplicações tecnológicas ==
Entre inúmeras aplicações destacam-se o rádio, a televisão, radares, os sistemas de comunicação sem fio (telefonia celular e comunicação ''wi-fi''), os sistemas de comunicação baseados em fibras ópticas e fornos de micro-ondas. Existem equipamentos para a esterilização de lâminas baseados na exposição do instrumento a determinada radiação ultravioleta, produzida artificialmente por uma lâmpada de [[luz negra]].{{Carece de fontes|cod1|cod2|codN|data=dezembro de 2012}}


{{Referências}}
* {{Literatur
|Autor=[[John David Jackson]]
|Titel=[[Classical Electrodynamics (Jackson)|Klassische Elektrodynamik]]
|Verlag=[[Verlag Walter de Gruyter|De Gruyter]] |Ano=2006 |Seiten= |Auflage=4 |ISBN=978-3110189704
}}
* {{Literatur
 |Autor = Claus Müller
 |Titel = Grundprobleme der mathematischen Theorie elektromagnetischer Schwingungen
 |Verlag = Springer |Ano = 1957 |Seiten = | Auflage = |ISBN =
}}
* {{Literatur
 |Autor = K. Küpfmüller und G. Kohn
 |Titel = Theoretische Elektrotechnik und Elektronik, Eine Einführung
 |Verlag = Springer |Ano = 2005 |Seiten = | Auflage = 16. |ISBN = 3-540-20792-9}}
* {{Literatur
 |Autor = Károly Simonyi
 |Titel = Theoretische Elektrotechnik
 |Verlag = Barth Verlagsgesellschaft|Ano=1993 |Seiten=| Auflage=10. |ISBN = 3-335-00375-6}}
* {{Literatur
 |Autor = [[Karl Rawer]]
 |Titel = Wave Propagation in the Ionosphere
 |Verlag = Kluwer Acad.Publ.|Ano=1993 |ISBN = 0-7923-0775-5}}

== {{Ligações externas}} ==

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[[Categoria:Radiação]]
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