DEFINIÇÕES
O QUE É RADIAÇÃO?
Radiação é definida como uma forma de ENERGIA EM MOVIMENTO. Essa energia é emitida por uma FONTE, que pode ser natural, por exemplo, minério de urânio, ou artificial, como um aparelho de raios X usado em hospitais. A radiação pode ser TRANSMITIDA através do vácuo, ou de meios materiais, como a água e o ar (Okuno & Yoshimura, 2010).
POR QUE ALGUNS MATERIAIS EMITEM RADIAÇÃO E OUTROS NÃO?
Alguns materiais apresentam em sua composição núcleos instáveis. Explicaremos as causas dessa instabilidade com mais detalhes na seção INSTABILIDADE NUCLEAR mais a diante. Por agora, basta entender que esses núcleos buscam a estabilidade, e para isso, emitem radiação. Esse fenômeno é a RADIOATIVIDADE.
QUAIS OS TIPOS DE RADIAÇÃO?
A radiação pode ser classificada de muitas maneiras. Vamos começar pela classificação mais imediata, que é de acordo com sua forma de ocorrência. Nesse sentido, as radiações podem se apresentar de duas formas:
Radiação ondulatória
Radiação corpuscular
RADIAÇÃO ONDULATÓRIA
Compreende as ONDAS ELETROMAGNÉTICAS. Essas ondas são compostas por campos elétricos e magnéticos oscilantes e perpendiculares entre si. Pacotes destas ondas também podem ser vistas como partículas sem massa e sem carga chamadas FÓTONS.
Os fótons podem ser classificados em vários grupos, de acordo com algumas características como frequência e comprimento de onda, como mostrado a seguir:
Essa classificação dá origem ao ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO que divide as ondas de acordo com comprimento de onda (dado em metros) ou frequência (dado em Hertz, que é o inverso do tempo em segundos). Tanto o comprimento de onda quanto a frequência podem ser usadas para classificar a onda eletromagnética. O mais comum, porém, é usar a ENERGIA DO FÓTON para a classificação da onda.
Os físicos alemães Max Planck e Albert Einstein, trabalharam em uma expressão que relaciona a energia de um fóton com a frequência da radiação ou com o comprimento de onda e a velocidade da luz:
A RELAÇÃO DE PLANCK-EINSTEIN inclui também uma constante de proporcionalidade, a constante de Planck. Não se preocupem em decorar essa fórmula ou saber a constante de Planck em diferentes unidades. Por enquanto estamos apenas apresentando o conceito de fóton e de radiação eletromagnética. Vamos ver agora a outra forma de radiação, a radiação corpuscular.
RADIAÇÃO CORPUSCULAR
Partículas atômicas ou subatômicas como prótons ou elétrons em movimento também são considerados radiação. Neste caso, falamos em RADIAÇÃO CORPUSCULAR. Os principais representantes deste tipo de radiação são partículas alfa (núcleos de hélio), partículas beta (elétrons e pósitrons), prótons e nêutrons.
Diferentemente dos fótons, as partículas de radiação corpuscular tem massa e sua energia pode ser calculada através da expressão da ENERGIA CINÉTICA. Você deve se lembrar dela das aulas de mecânica. Ela é igual a massa vezes a velocidade ao quadrado, dividida por dois.
Porém, no caso das partículas beta, por terem massa quase 2000 vezes menor do que a do próton (ou nêutron) elas corriqueiramente têm velocidades relativamente próximas à velocidade da luz, assim sendo e correções relativísticas são necessárias e a equação a seguir não vale.
2 - Cargas iguais se repelem, cargas diferentes se atraem. Essa repulsão ou atração é chamada de FORÇA DE ELÉTRICA ou FORÇA DE COULOMB. As cargas neutras não interagem através da força elétrica.
Se vocês ainda não viram a equação da força elétrica, não se preocupem. Para o nosso estudo não será necessário fazer nenhuma conta. Precisamos apenas saber o que são as cargas e como elas interagem, isto é, se sofrem atração, repulsão ou nada (sendo neutras)
PRÓTONS E NÊUTRONS: Prótons e nêutrons são constituintes do núcleo atômico, situação na qual são chamados de nucleons. Mais adiante vamos estudar os modelos atômicos em detalhe. Por enquanto, é importante entender que prótons tem carga positiva, nêutrons tem carga nula e ambos tem massas aproximadamente iguais. Em unidades de massa atômica, essas massas são próximas de 1u (algo em torno de 10-27 kg)
PARTÍCULAS BETA: A partícula beta foi assim nomeada porque na época, não se sabia o que ela era. Hoje sabemos que partículas beta são elétrons emitidos pelos núcleos. Neste caso, falamos em partícula BETA MENOS. Existem também as partículas BETA MAIS, isto é, com carga positiva. Neste caso, trata-se de um pósitron (a antipartícula do elétron). A massa das partículas beta é cerca de 1800 vezes menor que a massa do próton e do nêutron.
PARTÍCULAS ALFA: As partículas alfa são compostas por 2 prótons e 2 nêutrons. Sendo assim, são partículas bem pesadas (em comparação ao elétron) e tem carga total positiva e igual a duas vezes a carga do próton. Só por curiosidade, as partículas alfa são núcleos do elemento químico hélio.
Até agora, apenas introduzimos alguns conceitos. Definimos radiação, mostramos suas formas de ocorrência, definimos radioatividade e abordamos algumas propriedades como massa e carga. A seguir vocês encontrarão uma animação que reforça alguns desses conceitos! Em seguida, depois do RadQuiz 2 vamos partir dos conceitos aprendidos nessa seção para responder uma importante questão: RADIAÇÃO FAZ MAL?
PROFESSOR (A): O conteúdo apresentado neste capítulo pode auxiliar no tópico de ondas eletromagnéticas da habilidade EM13CNT104 além de complementar o tópico de força elétrica da habilidade EM13CNT107. Para os alunos que não conhecem o conceito de força elétrica, uma analogia pode ser feita com colisões, abordando massa e energia cinética das partículas, conteúdos vistos em EM13CNT101 e EM13CNT204.
REFERÊNCIAS
OKUNO, Emico; YOSHIMURA, Elisabeth Mateus. Física das radiações. Oficina de Textos, 2016.
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: Eletromagnetismo. Vol. 3, 9th Edition, ed. LTC, 2012.
SÃO PAULO. Secretaria da Educação. Currículo Paulista Etapa Ensino Médio. São Paulo, 2020, 301 p.
SÃO PAULO. Secretaria da Educação. Habilidades Essenciais de Ciências da Natureza e suas Tecnologias 2020-2021. São Paulo, 2020, 10 p.