2.6 - Ondas eletromagnéticas

As ondas eletromagnéticas são geradas por cargas elétricas postas a oscilar. Essa oscilação dá origem a campos elétricos e magnéticos variáveis que se propagam sem a necessidade de um meio material. Portanto, as ondas eletromagnéticas são aquelas que também podem se propagar no vácuo, ou seja, na ausência de matéria.

    No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas propagam-se com a mesma velocidade, a velocidade da luz. Tal velocidade é representada por c, e vale:

c = 299 792 458 m/s

De acordo com a equação fundamental da ondulatória (v =

f) e considerando c = constante, temos: e f são inversamente proporcionais. Portanto, no vácuo, as ondas eletromagnéticas com frequências maiores têm comprimento de ondas menores.

No entanto, apenas no vácuo a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética é constante. Em um meio material (ar, água, vidro, etc.), sua velocidade de propagação depende do seu comprimento de onda nesse meio. Ou seja, a velocidade varia de acordo com o comprimento de onda no meio. A grandeza que não se altera é a frequência.

    Como todas as ondas eletromagnéticas se propagam com a mesma velocidade no vácuo sua classificação é feita com base na frequência ou no comprimento de onda. As frequências das ondas eletromagnéticas variam de alguns ciclos por segundo (Hz) a valores quase inimagináveis, como 10^22 Hz, que é a frequência dos raios cósmicos. Estamos cercados por energia eletromagnética. Desde um simples banho de sol até exames de raios X percebemos a presença de ondas eletromagnéticas.  Até o nosso corpo irradia esse tipo de ondas ( infravermelho). São ainda exemplos, as ondas luminosas (luz), as de rádio e TV, microondas, os raios X e os raios gama. Quando representamos num único diagrama o intervalo completo de todas as possíveis frequências da radiação eletromagnética temos o que chamamos de espectro eletromagnético, como o que segue abaixo:

Cada tipo de onda eletromagnética é produzida por um dispositivo diferente. Por exemplo, obtemos ondas de rádio por meio de circuitos elétricos oscilantes, e os raios X, que compreendem frequências muito altas, são obtidos por oscilações que ocorrem em nível atômico, ou pela desaceleração bruscas de elétrons.

Percebemos que num pequeno intervalo do espectro eletromagnético encontra-se a luz visível. Cada cor componente da luz visível, com seu comprimento de onda e frequência característicos, ao interagirem com a retina dos olhos provoca uma sensação diferente, o que é interpretado pelo cérebro como uma cor diferente. A luz branca é a junção de todas as cores da luz visível. Como se nota na animação abaixo, o feixe de luz branca ao passar por um prisma se separa em suas cores componentes.

Curiosidade - Fourier

O método de Fourier é utilizado, nos campos relacionados com o processamento de sinal,  para decompor um sinal nas suas componentes em frequência e suas amplitudes.

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Referências da página

Fundamentos de Física 3 - Halliday e Resnick - 8ªed

https://phet.colorado.edu/pt_BR/

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f5/Light_dispersion_conceptual_waves.gif

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4c/Electromagneticwave3D.gif