ele permite que você veja ou fale com um ente querido em outro canto do mundo, e às vezes ele frita você do espaço exterior — é radiação eletromagnética. É uma coisa muito gira. Então, vamos dar uma olhada em todos os diferentes tipos de radiação eletromagnética e porque todos eles são, na verdade, a mesma coisa.

quando partículas carregadas na forma de átomos (íons) ou partículas elementares (elétrons ou prótons) recebem energia suficiente para se mover e interagir com seus pares, eles começam a criar campos magnéticos e elétricos. A interação entre estes dois tipos de campos gera (você nunca vai adivinhar) fenômenos eletromagnéticos. O que é tudo uma boa notícia: o eletromagnetismo (EM) é uma das forças fundamentais na natureza, o conjunto de quatro leis naturais que assumiram o comando após o Big Bang e moldaram o nosso universo no que ele é hoje.

uma fatia especialmente interessante do PIE EM é a radiação eletromagnética. Esses fenômenos atualmente mantêm o recorde indiscutível para as coisas mais rápidas de sempre. Então vamos dar uma olhada neles, começando com:

os fundamentos

fótons são provavelmente mais conhecidos por seu papel como a partícula de luz’ Carregando’, mas isso é apenas parte de seu trabalho. Estas partículas elementares são os portadores de energia para vários outros tipos de ondas, que juntos formam o espectro eletromagnético radiativo (EMR). Como qualquer tipo de onda (sim, ondas na água incluídas) eles são caracterizados em parte por comprimento de onda e frequência. Em ordem de freqüência crescente / decrescente de comprimento de onda, elas podem ser:

• ondas de rádio
• microondas
• a radiação infravermelha
• a luz visível
• radiação ultravioleta
• raios-X
• raios gama

à primeira vista, eles parecem ser muito diferentes coisas. Tipo, raios-X podem ser usados para ver através da pele, e ultravioletas dão-lhe um bronzeado e uma queimadura de pele se você não usar protetor solar. Totalmente diferente, certo?bem, nem por isso. Pense no espectro de radiação emectromagnética como uma corda de guitarra esticada por mais de oito trastes. Toca a nota mais baixa e recebes ondas de rádio, tocas a mais alta e recebes raios gama. Em uma guitarra, diferentes padrões vibracionais na corda irão emitir sons distintos na forma de notas — nossa percepção deles varia, mas eles são basicamente a mesma coisa definida em diferentes configurações de intensidade. Da mesma forma, diferentes padrões de oscilação de campos magnéticos e elétricos irão gerar vários tipos de EMR. Nós os percebemos como completamente diferentes (alguns não podemos sentir diretamente), mas eles são basicamente os mesmos fenômenos em diferentes intensidades.uma fonte gera radiação EM quando há energia no sistema porque é isso que faz as partículas vibrar. Como regra geral, corpos mais quentes geram ondas com mais potência e predominantemente com frequências mais altas. A frequência é medida em hertz (Hz), que é definida como um ciclo por segundo. Uma frequência de um Hz significa que uma onda é gerada a cada segundo, um kHz significa que 1.000 ondas são geradas por segundo, e um GHz corresponde a um bilhão por segundo.

o comprimento de Onda é igual à velocidade mais frequência e, geralmente utilizadas para representar a distância entre duas cristas sucessivas. Tecnicamente, no entanto, ele pode ser medido em qualquer lugar na onda.por último, a radiação electromagnética distingue-se do resto dos fenómenos EM, na medida em que são efeitos de “campo longínquo”. Estas ondas não se limitam a interagir com objetos próximos, ao contrário do efeito eletrostático, por exemplo. Uma vez geradas, as ondas também podem fluir através do espaço (elas “irradiam”, de onde vem o termo “radiação”), sem qualquer entrada a partir das cargas que as geraram. Então essas ondas vão continuar até que fiquem sem energia-ou porque elas atingem algumas partículas com as quais podem interagir, ou porque elas simplesmente desaparecem.

então agora temos uma idéia básica de como eles se formam, legal. Vamos passar por cada tipo de onda.

ondas de rádio

Image via Wikipedia.

ondas de rádio têm as frequências mais baixas de todos os tipos de EMR, e seus fótons possuem a menor quantidade de energia. Geralmente, qualquer coisa entre 3kHz e 300 GHz é considerada uma onda de rádio, embora algumas definições classifiquem qualquer coisa acima de 1 GHz ou 3GHz como microondas. Isto faz ondas de rádio as preguiças da EMR. Fótons de ondas de rádio são espaçados muito longe — a 3khz, comprimento de onda é de 100 km (62 mi) de comprimento, 1mm (0,039 in) a 300 GHz — o que significa que eles carregam menos energia do que outros tipos de ER.

sua interação com a matéria é em grande parte limitada a criar um monte de cargas elétricas espalhadas por um monte de átomos — então cada carga é muito pequena. É útil, no entanto, uma vez que esta propagação permite que um condutor ligado a um circuito transforme ondas de rádio de volta em alguns sinais elétricos. Junte isso com sua velocidade (todas as ondas EM viajam à velocidade da luz em um vácuo), e eles são realmente bons para comunicações de longo alcance.

Alternativamente, se você tem um condutor que não está amarrado a um circuito, digamos que um avião em voo, a separação dessas cargas irá gerar novas ondas de rádio — isso é o que permite que os sinais de radar para ‘refletir’ fora das coisas. A absorção ou emissão de ondas de rádio sempre produz uma corrente elétrica, calor, ou ambos.microondas são radiações eletromagnéticas com frequências entre 300 MHz (comprimento de onda de 100 cm) e 300 GHz (0,1 cm). Além de um pouco mais de fótons energéticos e um comprimento de onda mais curto (o que significa mais densidade de energia), eles são tipo-onda-rádio-ish realmente. Na verdade, as microondas também são extensivamente usadas na comunicação, mas com algumas diferenças importantes das ondas de rádio.

primeiro é que você precisa de uma linha direta de visão para o receptor, como microondas não se dobram (difract) em torno de colinas ou montanhas, eles não refletem de volta da ionosfera, ou seguem a curvatura do planeta como ondas de superfície. Mas eles carregam mais de um soco do que ondas de rádio e podem furar através de algumas das coisas que o rádio não pode — como nuvens grossas ou poeira — devido à sua maior frequência.as micro-ondas são usadas para transmitir dados através de redes sem fio, para se comunicar com satélites e naves espaciais, em veículos autônomos e clássicos para sistemas anticolisão, algumas redes de rádio, Sistemas de entrada sem chave e comandos de portas de garagem.também são úteis em fornos. O mesmo processo que permite a absorção de ondas de rádio para gerar calor faz um microondas de 2,45 GHz (12cm) muito bom no aquecimento de água. E como os alimentos têm sempre pelo menos água, significa que os fornos de microondas são uma forma elegante de aquecer os alimentos.

radiação infravermelha

the sweetheart of cheesy action movies, infrared, or IR. Ele vem apenas longo do espectro visível, abrangendo de 300 GHz (1mm) para o limite inferior visível (a cor vermelha) a 430 THz (700 nm). Este é o espectro sobre o qual a maioria dos objetos você vai interagir com o calor irradiado. Ao contrário da radiação de rádio e microondas, a radiação infravermelha interage com dipolos (moléculas químicas fortemente polarizadas como a água), o que significa que ela é absorvida por uma ampla gama de substâncias — e quase todas as substâncias orgânicas — que transformam sua vibração em calor. No entanto, o inverso também é verdade, o que significa que as substâncias a granel geralmente irradiam alguns níveis de IR como eles liberam o seu calor.por isso, não é muito bom para comunicações de longo alcance, uma vez que seria absorvido pela água na atmosfera. Mas o seu comando de TV pode usar o IR para emitir comandos em distâncias curtas com grande sucesso. Detectores de IR são úteis se você está tentando ver algo que emite calor-como um ladrão no meio da noite. Infravermelho também é usado em astronomia para observar através de nuvens de poeira em busca de planetas, em aplicações industriais para monitorar vazamentos de calor ou prevenir superaquecimento, na previsão do tempo, e em certas aplicações medicinais. Os militares também são, obviamente, um grande fã de IR, usando-o tanto para observações como para orientar munições para um alvo.

Na verdade, foi exactamente assim que as pessoas descobriram o IR. Em 1800, um astrônomo chamado Sir William Herschel descreveu pela primeira vez a radiação IR observando seus efeitos em um termômetro.como todas as outras radiações electromagnéticas, o IR transporta energia e comporta-se como uma onda e como uma partícula quântica, o fóton. Um pouco mais de metade de toda a energia solar que chega à terra o faz como radiação infravermelha — é por isso que a luz solar se sente tão quente.

luz visível

Este é o intervalo de radiação electromagnética que os seus olhos estão sintonizados para captar. A luz visível percorre o espectro de 430-770 THz (390 a 700 nm). Vemos cores diferentes porque certos pedaços deste espectro são absorvidos por objetos, e o resto é refletido. Para que algo pareça vermelho para você, ele precisa absorver os comprimentos de onda que não correspondem à cor e refletir apenas comprimentos de onda vermelhos para que seus olhos captem.

no entanto, a cor também pode surgir da forma como a luz interage com um objecto em particular. A textura de um objeto também é criada pelo mesmo mecanismo. A neve, por exemplo, parece ser branca, matte e reflexiva ao mesmo tempo — mas cristais individuais de neve parecem pedaços de vidro. Podes descobrir porquê aqui.

radiação ultravioleta

The EM spectrum over the frequency of 789 terahertz (THz) or more is called ultraviolet. A luz ultravioleta é composta de ondas realmente curtas, de 10 nm a 400 nm, e carrega uma grande quantidade de energia. Na verdade, a partir da fronteira UV, os fótons transportam energia suficiente para alterar certas ligações químicas em novos acordos. Que é um inferno se você é uma molécula de DNA apenas tentando preservar a informação. Ainda pior para os seres vivos, certos subtipos UV que não têm energia suficiente para danificar o DNA diretamente (como o subtipo a) ainda representam um risco porque produzem espécies reativas de oxigênio dentro do corpo, compostos altamente reativos que sequestram ligações químicas no DNA.no geral, a radiação UV é Energética o suficiente para começar a ser um perigo real para a vida. Mesmo a energia UV relativamente baixa pode causar queimaduras da pele desagradáveis, muito piores do que as causadas simplesmente pela temperatura (uma vez que também são queimaduras por radiação, como explicado acima). A exposição a UV de alta energia pode levar ao câncer, como as ondas causam estragos em cadeias de DNA.

Esta capacidade de danificar organismos vivos será uma característica comum a partir de agora na lista, como as frequências só vai continuar a aumentar ainda mais. Nas extremidades mais altas do espectro UV (cerca de 125 nm ou menos, às vezes chamado “UV extremo”), a energia transportada por essas ondas é tão alta que pode realmente remover elétrons das conchas dos átomos em um processo chamado fotoionização.Considerando que a radiação UV constitui cerca de 10% da saída total de luz do sol, causaria muitos problemas para qualquer coisa que viva em terra (uma vez que a água faz um bom trabalho de absorção de UV). Felizmente para nós, terráqueos, estamos protegidos pela camada de ozônio e o resto da atmosfera, que filtram a maioria dos raios UV antes que causem qualquer dano real.no entanto, nem tudo são más notícias. A radiação UV é a chave para a síntese da vitamina D na maioria dos vertebrados terrestres, incluindo humanos. Os raios UV também são usados em fotografia e astronomia, em certas aplicações de segurança (para autenticar notas ou cartões de crédito), em ciência forense, como esterilizador, e, claro, em camas de bronzeamento.

raios-X / radiação Röntgen

Com frequências que vão de 30 petahertz 30 exahertz (‘peta’ significa 15 zeros, ‘exa’ significa 18 zeros) e os comprimentos de onda de 0,01 a 10 nanômetros, os raios X são muito enérgico. Aqueles com comprimentos de onda inferiores a 0,2-0.1 nm são chamados raios-X “duros”. Os médicos usam-nos para ver os ossos dentro do corpo porque são tão pequenos e poderosos que os nossos tecidos moles são virtualmente transparentes para eles. O mesmo acontece com a bagagem no aeroporto — raios-X duros podem ver através deles. Seu comprimento de onda é comparável ao tamanho de átomos individuais, e é por isso que os geólogos os usam para determinar estruturas de cristal.

raios-X (e os raios gama mais energéticos) são compostos de fótons que todos carregam energia de ionização mínima (eles podem todos fotoionizar), e são, portanto, chamados de radiação ionizante. Eles podem infligir danos massivos em organismos e biomoléculas, muitas vezes afetando tecidos muito profundamente abaixo da pele como eles penetram facilmente através da maioria da matéria.foram nomeados em homenagem a Wilhelm Röntgen, o cientista alemão que os descobriu em 8 de novembro de 1895. O próprio Röntgen os chamou de X-radiação porque era bastante misterioso na época — ninguém realmente entendia o que essa radiação era ou o que ela fazia.

Raios Gama

estes são os EMRs com os fotões de maior energia que conhecemos. Têm frequências superiores a 30 exahertz, e comprimentos de onda inferiores a 10 picómetros (1 picómetro é um milésimo de um nanómetro ou um milésimo de um bilionésimo de um metro), que é inferior ao diâmetro de um átomo. Eles são principalmente resultado do decaimento radioativo aqui na terra (como bombas nucleares ou Chernobyl), mas também podem vir em explosões de raios gama ridiculamente poderosos, provavelmente o produto de estrelas moribundas indo supernova ou a hipernova maior antes de colapsar em estrelas de nêutrons ou buracos negros. Eles são o tipo mais mortal de radiação EM para organismos vivos. Felizmente, são absorvidos pela atmosfera terrestre.os raios gama artificiais são por vezes usados para alterar a aparência de pedras preciosas, tais como transformar topaz branco em topaz azul. Os EUA também estão experimentando usá-los para criar uma espécie de máquina de raio-X em esteróides que podem digitalizar até 30 contêineres por hora. Para ter uma ideia de quão ridiculamente penetrantes são os raios gama, saiba que as operações de mineração usam geradores de raios gama para olhar através de enormes pilhas de minério e selecionar o mais rico para processamento. Outros usos incluem irradiação (usada para esterilizar equipamentos médicos ou alimentos), para matar tumores de câncer, e em Medicina nuclear.em resumo, estas são as categorias que usamos para descrever a radiação eletromagnética. Eles têm coisas que gostam de passar, e coisas das quais refletem. São a luz que não se vê e que pode ser agradável, muito perigosa, e às vezes, loucamente Mortal.