Espectro eletromagnético: frequências, fontes e aplicações

A família das ondas eletromagnéticas

Luz, ondas de rádio, micro-ondas e raios X são ondas eletromagnéticas. Elas se propagam no vácuo a $c \approx 3 \times 10^8\ \text{m/s}$ e se diferenciam pela frequência $f$ (em hertz) e pelo comprimento de onda $\lambda$, ligados por $c = \lambda \cdot f$.

Como $c$ é fixa, quanto maior a frequência, menor o comprimento de onda. Ordenar por frequência é o mesmo que ordenar ao contrário por comprimento de onda.

Cada faixa de frequências recebe um nome. O conjunto delas é o espectro eletromagnético.

Energia por fóton: quem é ionizante?

A radiação eletromagnética é transportada em pacotinhos de energia chamados fótons. A energia de cada fóton é proporcional à frequência: quanto maior a frequência, mais energia por fóton.

Por isso um raio X carrega muito mais energia por fóton do que uma onda de rádio, mesmo que a onda de rádio seja emitida com muita potência. Uma antena potente envia muitos fótons de baixa energia, e cada um deles é incapaz de danificar uma molécula.

A partir de parte do ultravioleta (as frequências mais altas), os fótons têm energia suficiente para arrancar elétrons dos átomos, formando íons. Essa parte do UV, assim como os raios X e gama, é ionizante e pode danificar o DNA das células. As radiações de menor frequência são não ionizantes.

Fontes e aplicações de cada faixa

Cada faixa tem fontes típicas e usos que aproveitam suas propriedades.

Como o forno de micro-ondas esquenta a comida

As micro-ondas fazem as moléculas de água da comida vibrarem e girarem. Esse movimento agita as partículas e eleva a temperatura. Um prato de vidro tem pouca água, então absorve pouca energia. Ele esquenta mais por condução, com o calor vindo da comida. A tela metálica da porta tem furos menores que o comprimento de onda das micro-ondas, que ficam presas dentro do forno, mas a luz passa e permite ver o prato.

Controle remoto e fotocélulas

O controle remoto emite infravermelho, invisível ao olho humano, em pulsos que codificam o comando. O receptor da televisão converte esses pulsos em sinal elétrico.

A fotocélula é um componente que converte radiação em sinal elétrico. No portão de garagem, um feixe de luz chega ao sensor, e quando o carro interrompe o feixe, o sinal elétrico muda e o motor é acionado. Nos painéis solares, as células fotovoltaicas transformam a luz do Sol em corrente elétrica.

Usos conscientes e cuidados

Conhecer o espectro ajuda a avaliar riscos e benefícios de cada tecnologia.

• Ultravioleta: o excesso do Sol ou de câmaras de bronzeamento queima a pele e aumenta o risco de câncer de pele. Use protetor solar, chapéu e evite o sol forte do meio-dia. Lâmpadas germicidas de UV matam microrganismos, mas também agridem a pele e os olhos. Só devem ser ligadas quando não há pessoas no ambiente.

• Raios X e gama: são ionizantes. Por isso, exames são feitos com dose mínima e proteção, como avental de chumbo, que absorve a radiação.

• Micro-ondas e rádio: não são ionizantes. O cuidado é com o aquecimento em exposições intensas, como não usar o forno com a porta danificada.

Resumo