Espectro eletromagnético: o que é e para que serve?
O espectro eletromagnético é uma escala de radiações eletromagnéticas, sendo que o mesmo possui os 7 diferentes tipos de ondas eletromagnéticas. São elas:
- Ondas de rádio;
- Micro-ondas;
- Infravermelho;
- Luz visível;
- Ultravioleta;
- Raios x e;
- Raios gama.
A descoberta do espectro eletromagnético
Durante muito tempo a luz era a única parte conhecida do espectro eletromagnético.
Os gregos antigos, por exemplo, tinham a noção de que a luz viajava a forma de linhas retas, chegando até mesmo a estudar algumas de suas propriedades.
Porém, foi somente nos séculos XVI e XVII que o estudo da luz passou a gerar teorias conflitantes quanto a sua natureza.
A descoberta da radiação infravermelha
A primeira descoberta de ondas eletromagnéticas além da luz foi feita por William Herschel em 1800, quando o mesmo descobriu a radiação infravermelha.
Em seu experimento, Herschel direcionou a luz solar através de um prisma, decompondo-a, e então mediu a temperatura de cada cor.
Ele descobriu que a temperatura aumentava do violeta para o vermelho, e que a temperatura mais alta se encontrava logo após o vermelho, numa região em que nenhuma luz solar era visível.
A descoberta da radiação ultravioleta
No ano seguinte, Johann Wilhelm Ritter realizou estudos na outra ponta do espectro visível e percebeu a existência do que ele chamou de “raios químicos” (raios de luz invisíveis que provocavam reações químicas).
Os mesmos se comportavam de forma semelhante aos raios de luz violeta visíveis, mas estavam além deles no espectro. O termo “raios químicos” foi posteriormente renomeado radiação ultravioleta.
Radiação eletromagnética e electromagnetismo
A radiação eletromagnética foi pela primeira vez relacionada com o eletromagnetismo em 1845, quando Michael Faraday percebeu que a direção de polarização da luz que passava por um material transparente que respondia a um campo magnético.
Esse fenômeno foi mais tarde denominado Efeito Faraday.
Durante a década de 1860, James Maxwell mostrou que, a partir das equações de Maxwell, era possível encontrar uma equação de onda para descrever a propagação do campo elétrico e outra para o campo magnético.
Analisando a velocidade dessas ondas do ponto de vista teórico, Maxwell descobriu que elas deviam viajar à velocidade da luz, o que o levou a inferir que a própria luz deveria ser uma onda eletromagnética.
As equações também previam um número infinito de frequências para as ondas eletromagnéticas, todas elas viajando à velocidade da luz. Esse foi o primeiro indício da existência de um espectro eletromagnético completo.
A descoberta das ondas de rádio
A previsão de ondas de Maxwell previa também ondas de frequências muito baixas, quando comparadas ao infravermelho.
Na tentativa de provar as equações de Maxwell e detectar essas radiações de baixa frequência, em 1886 o físico Heinrich Hertz construiu um aparelho para gerar e detectar o que hoje chamamos de ondas de rádio.
Hertz encontrou as ondas e foi capaz de inferir, medindo seu comprimento e frequência, que elas viajavam à velocidade da luz. Hertz também demonstrou que a nova radiação poderia ser refletida e refratada, da mesma forma que a luz.
A descoberta do raio X
Em 1895 Wilhelm Röntgen percebeu um novo tipo de radiação emitida durante um experimento com um tubo com vácuo sujeito à alta voltagem.
O mesmo chamou essa radiação de raios-X e descobriu que eles eram capazes de atravessar partes do corpo humano, mas eram refletidos ou parados por materiais densos, como os ossos, e passaram a ser amplamente usados na medicina.
A descoberta dos raios Gama
A última porção do espectro eletromagnético foi completado com a descoberta dos raios gama.
Isso aconteceu em 1900, Paul Villard estava estudando as emissões radiativas do radium, quando identificou um novo tipo de radiação que ele primeiramente pensou se tratar de partículas semelhantes às conhecidas partículas alfa e beta, mas com a propriedade de serem bem mais penetrantes que ambas.
Entretanto, em 1910 o físico William Henry Bragg demonstrou que os raios gama eram uma radiação eletromagnética, e não partícula.
Finalmente, em 1914, Ernest Rutherford e Edward Andrade mediram seus comprimentos de onda e descobriram que os raios gama eram semelhantes ao raio-x, porém com comprimentos menor e maior frequência.
Para que serve e como é utilizado o espectro eletromagnético?
O espectro eletromagnético mede as ondas eletromagnéticas. Elas têm a mesma velocidade, mas diferem em frequência e em comprimento.
Essa mediação é feita através das faixas do espectro que indicam a distribuição da intensidade do eletromagnetismo.
Extensão do espectro eletromagnético
As ondas eletromagnéticas normalmente são descritas por suas propriedades físicas:
- Frequência (ƒ);
- Comprimento de onda (λ) e;
- Energia de foton (E).
O comprimento de onda é inversamente proporcional a frequência da onda, a qual representa o números de períodos existentes na unidade de tempo.
Desta forma, raios gama tem comprimentos do tamanho de frações do tamanho de um átomo, enquanto o comprimento de ondas no extremo oposto do espectro podem ser tão grandes quanto o universo.
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