O documento discute as propriedades e aplicações das ondas eletromagnéticas, incluindo que elas são uma combinação de campos elétricos e magnéticos que se propagam através do espaço transportando energia, e que o espectro eletromagnético inclui radiação de diferentes comprimentos de onda com aplicações como comunicações, aquecimento e tratamento médico.

1. STC5 - Redes de Informação e Comunicação
Ondas Electromagnéticas

2. Ondas electromagnéticas
Ondas electromagnéticas - são uma combinação de um campo eléctrico
e de um campo magnético, que se propagam numa mesma direcção
porém em planos perpendiculares, através do espaço transportando
energia.
Se pudéssemos ver as ondas electromagnéticas que viajam a nossa volta,
aperceber-nos-íamos de que vivemos imersos num mar repleto destas
ondas.

3. Ondas electromagnéticas
As ondas electromagnéticas propagam-se, no vácuo, com a velocidade da
luz, ou seja, cerca de 300.000 km/s e na superfície terrestre com uma
velocidade muito próxima a esta.
Exemplos:
•Radiação solar
•Comunicações com satélites

4. Espectro Electromagnético
Espectro Electromagnético é classificado normalmente pelo comprimento
da onda e frequência, como a radiação gama, os raios X, os raios
ultravioleta, a luz visível, a radiação infravermelha, as microondas as ondas
de rádio.

5. Comprimento de onda - distância entre duas cristas consecutivas da
mesma onda, ou então a distância entre dois vales consecutivos da
mesma onda.
Amplitude – a máxima deslocação de um ponto em relação á sua
posição de equilíbrio.
Propriedades das Ondas electromagnéticas

6. Frequência - o número de oscilações completas que uma onda dá a cada
segundo. É inversamente proporcional ao comprimento de onda.
Uma oscilação completa representa a passagem de um comprimento de
onda
Período - é o tempo que se demora para que uma onda seja criada
Propriedades das Ondas electromagnéticas

7. Até meados dos século passado o espectro electromagnético conhecido
estendia-se desde o infravermelho até ao ultravioleta, hoje sabemos que é bem
mais vasto, indo dos raios cósmicos até às ondas de rádio.

8. As radiações gama são as mais energéticas e com menor comprimento de
onda. Possuem elevado poder penetrante, podendo mesmo atravessar a Terra
de um lado ao outro.
Raios Gama
Um único fotão de raios gama tem
energia suficiente para poder ser
detectado; o seu comprimento de
onda é tão pequeno que se torna
extremamente difícil observar o seu
comportamento ondulatório.
Fontes desta radiação:
A radiação gama provém de substâncias radioactivas como o urânio e plutónio.

9. Aplicações:
1- A radiação gama é utilizada no tratamento de tumores cancerígenos, porque
destrói às células malignas. O problema está em que se destrói também as
células sãs. É preciso muita perícia na sua utilização.
Actualmente, ainda não se sabe o limite de energia que os raios Gama podem
conter.

10. Os raios X foram descobertos pelo físico alemão alemão William Roentgen
(1845-1923) em 1895. A descoberta dos raios X, em virtude das suas
propriedades espectaculares, teve um impacto extraordinário em todo o
mundo civilizado.
Raios X
Propriedades - atravessar
materiais de baixa densidade,
como por exemplo os nossos
músculos, e de serem
absorvidos por materiais de
densidade mais elevada,
como os ossos do nosso
corpo.

11. Fontes desta radiação:
-Emitidos pelas estrelas
- Produzidos em tubos próprios
sujeitos a descargas eléctricas de
elevada diferença de potencial.
São muito perigosos

12. Aplicações:
1 - Devido ao seu poder penetrante, que depende das substâncias onde
incidem, são utilizados para examinar, por exemplo, ossos e dentes.
- Radiografias

13. Exame radioscópico em Portugal, em
1898. Esta ilustração mostra como o
sentido de responsabilidade dos médicos
para com os seus pacientes os levou a
usar estas radiações sem qualquer tipo
de protecção.
in Radioscopia e Radiografia (Raios X),
Imprensa de Libânio da Silva, Lisboa
1898.

14. 2 - Os funcionários da segurança dos aeroportos usam os raios X para
examinar as bagagens dos passageiros (os objectos metálicos são mais
opacos aos raios X, sendo por isso vistos por contraste).
3 - Na industria metalúrgica (na detecção de minúsculos defeitos, fissuras ou
inclusões de materiais nas soldaduras metálicas) e nas instituições e
empresas que estudam a idade e técnicas, utilizadas nas pinturas antigas e
investigam se certas obras são falsas.

15. A região dos raios ultravioletas foi descoberta por Johann Wilhelm Ritter
(1776-1810).
Raios Ultravioletas

16. Parte importante da luz que o Sol envia para a Terra é luz ultravioleta.
Os raios ultravioleta têm energia suficiente para ionizar os átomos do
topo da atmosfera, criando assim a ionosfera – são muito perigosos para
o Homem.
Felizmente o ozono existente na atmosfera absorve o que poderia constituir
feixes letais de ultravioleta.

17. O olho humano não consegue ver facilmente no ultravioleta porque a córnea
absorve-o particularmente para pequenos comprimentos de onda, enquanto que
o cristalino absorve mais fortemente para comprimentos de onda maiores.
Alguns animais, como por exemplo as abelhas e os pombos, reagem aos
ultravioletas.

18. Fontes desta radiação:
O Sol, as estrelas e as lâmpadas de mercúrio

19. Aplicações:
1 - Devido ao seu intenso efeito químico, esta radiação produz alterações
químicas na pele humana, levando ao seu escurecimento. Uma
exposição excessiva à luz ultravioleta pode provocar o cancro da pele.

20. 2 - A grande actividade química das radiações ultravioletas confere-lhes
poder bactericida, sendo aproveitado na esterilização de alguns
produtos.

21. 3 - Algumas substâncias quando sujeitas às radiações ultravioletas
emitem luz visível. Os átomos destas substâncias, chamadas
fluorescentes, absorvem a radiação ultravioleta (invisível), e irradiam
radiação visível para o ser humano. Os ponteiros de alguns relógios
contêm vestígios dessas substâncias para serem visíveis à noite.

22. Devido a estas propriedades de
fluorescência e fosforescência, as
radiações ultravioletas são
utilizadas para detectar fraudes
(notas ou bilhetes falsificados, por
exemplo).
4 - Outras substâncias, designadas fosforescentes, mantêm a
emissão de luz visível durante algum tempo depois de terem sido
sujeitas a radiação ultravioleta.

23. Newton foi o primeiro a reconhecer que a luz branca é constituída por todas
as cores do espectro visível e que o prisma não cria cores por alterar a luz
branca, como se pensou durante séculos, mas sim por dispersar a luz,
separando-a nas suas cores constituintes.
Luz visível

24. O detector humano olho-cérebro percepciona o branco como uma vasta
mistura de frequências normalmente com energias semelhantes em cada
intervalo de frequências. É este o significado da expressão "luz branca" -
muitas cores do espectro sem que nenhuma predomine especialmente.

25. Muitas distribuições diferentes podem parecer brancas uma vez que o olho
humano não é capaz de analisar a luz em frequência do mesmo modo que
o ouvido consegue analisar o som.
A cor não é uma propriedade da luz mas sim uma manifestação
electroquímica do sistema sensorial - olhos, nervos, cérebro. Com rigor
dever-se-ia dizer, por exemplo, "a luz que é vista como amarela" e não "luz
amarela".
Cor Comprimento de onda (nm) Frequência (1012
Hz)
vermelho 780 - 622 384 - 482
laranja 622 - 597 482 - 503
amarelo 597 - 577 503 - 520
verde 577 - 492 520 - 610
azul 492 - 455 610 - 659
violeta 455 - 390 659 - 769

27. Fontes desta radiação:
Num material incandescente (como um filamento metálico ou o globo solar,
por exemplo) os electrões são acelerados aleatoriamente e sofrem colisões
frequentes. A emissão resultante é conhecida como radiação térmica (é
uma das principais fontes de luz).
Quando se enche um tubo de gás e por ele se faz passar uma
descarga eléctrica, os seus átomos ficam excitados e emitem luz
característica dos seus níveis energéticos e constituída por uma série
de bandas, ou linhas, de frequência bem definida.

28. Raios laser – emite luz visível como as lâmpadas mas com algumas
características especiais:
Lâmpada ------ o calor fornece energia aos átomos e estes perdem
essa energia de um modo desordenado produzindo uma luz branca.
Laser ------- este processo é diferente – a energia é perdida de um
modo ordenado e preciso. Todos os átomos descarregam no mesmo
instante emitindo uma radiação bem determinada.

29. É geralmente medida por dispositivos que reagem à
variação de temperatura provocada pela absorção de IV
por uma superfície escurecida.
Raios Infravermelhos
radiação infravermelha foi detectada pela primeira vez pelo astrónomo
Sir William Herschel (1738-1822) em 1800.

30. Fontes desta radiação:
Qualquer corpo quente é produtor de infravermelhos.
ex.: o Sol, os aquecedores eléctricos e carvão em brasa, os ferros eléctricos, os
vulcões, todos os animais de sangue quente (ser Humano).
Cerca de metade da energia emitida pelo Sol é no IV, e uma lâmpada
eléctrica normal emite mais no IV do que no visível.

31. Esta emissão é explorada por dispositivos de visão nocturna, bem
como por alguns animais, como os mosquitos, que conseguem
detectar as radiações infravermelhas emitidas por outros e persegui-
los à noite, bem como por algumas serpentes que habitualmente
estão activas durante a noite.

32. Aplicações:
1 - Controles remotos dos aparelhos de televisão,
de portas de automóveis, etc.
2 - Existem certas películas que são
sensíveis a estas radiações, sendo
utilizadas para fotografar objectos no
escuro.

33. 3 - Alguns satélites, em órbita da Terra,
tiram fotografias de infravermelhos do
nosso planeta. Essas fotografias podem
detectar movimentos de corpos, por
exemplo o lançamento de mísseis, bem
como o movimento de nuvens que são
uma ajuda preciosa para os
meteorologistas.
4 - Existem mísseis que se orientam em função da posição de fontes de
calor e que são guiados por IV
5 - lasers de IV e telescópios de IV que procuram melhor conhecimento
do cosmos.
6 - Os raios infravermelhos são também utilizados no tratamento de
doenças, devido ao seu elevado poder térmico.

34. 7 - Termómetros instalados na área de desembarque do aeroporto
internacional de Ngurah Rai, em Bali, na Indonésia, de modo a verificar a
temperatura de passageiros que passaram pelo México, Estados Unidos
e países com surtos de gripe A. (Foto: Murdani Usman/Reuters)

35. Fontes desta radiação:
O espaço esta repleto deste tipo de radiação. O Homem também sabe
produzir e utilizar estas ondas em electrodomésticos.
Micro-ondas
Aplicações:
1 - Uma vez que os comprimentos de onda capazes de penetrar na atmosfera
terrestre variam entre aproximadamente 1 cm e 30 metros, as micro-ondas
têm interesse para a comunicação com veículos espaciais, bem como para a
rádio astronomia.

36. 2 - Nos fornos de micro-ondas a energia destas ondas aumenta a
agitação das moléculas de água que existem nos alimentos (quanto
mais água tiver um alimento mais rapidamente ele aquece neste tipo de
fornos).
3 - A transmissão de conversas telefónicas e de televisão, a orientação de
aviões, estudo da origem do Universo, aberturas de portas de garagem e
estudo da superfície do planeta são algumas aplicações das micro-ondas.

37. Em 1887, Heinrich Hertz (1857-1894), professor de Física, conseguiu pela
primeira vez gerar e detectar ondas de rádio.
Ondas de rádio
O seu transmissor consistia fundamentalmente
numa descarga oscilante entre dois eléctrodos
(uma forma de dipolo eléctrico em oscilação).
Como antena de recepção, utilizava uma espira
aberta de fio condutor com uma esfera de latão
numa extremidade e uma ponta aguçada de cobre
na outra.
Uma centelha visível entre estas duas
extremidades revelava a detecção de uma onda
electromagnética incidente. Hertz mediu o
comprimento de onda que era da ordem de um
metro.

38. Fontes desta radiação:
Estas ondas são habitualmente produzidas em circuitos electrónicos.
Também são emitidas por Estrelas e Galáxias.

39. Aplicações:
Estas ondas são utilizadas para emissões de rádio e televisão, radares e pela
polícia para medir a velocidade dos automóveis.
Esta antena de radar de longo alcance
(aproximadamente 40 metros de diâmetro)
gira de modo a observar actividades no
horizonte.
As ondas de rádio são facilmente
reflectidas pela camada ionizada da
atmosfera (ionosfera) e por isso
podem ser emitidas e captadas a
grandes distâncias.
Quando produzidas pelo homem,
são provenientes de oscilações de
eléctrodos em antenas metálicas.
Estas ondas são habitualmente
produzidas em circuitos
electrónicos e utilizadas para
emissões de rádio e televisão.

40. 12 de Dezembro de 1901 – inicio das telecomunicações modernas.
Nesse dia o primeiro sinal rádio emitido na Cornualha atravessou o Oceano
Atlântico e foi captado na ilha da Terra nova.
1906 foram transmitidos dois temas musicais e um breve
discurso a centenas de quilómetros de distância.
Este aparelho construído por Marconi não podia transmitir vozes mas apenas um
único som – em viando mensagens através do alfabeto Morse.

41. A rádio explora a eficiência das ondas electromagnéticas ao transportar
rapidamente sinais através de grandes distancias.
Um emissor-receptor é constituído por duas partes
fundamentais: transmissor e o receptor.
Os aparelhos de rádio de nossas casas ou automóveis tem só uma instalação
receptora.

42. O transmissor emite as ondas através
de um circuito eléctrico – oscilador.
Conforme as suas características o
oscilador pode emitir ondas de
diferentes frequentais, podendo serem
modificadas pelo operador.
Na instalação receptora existe um circuito
semelhante – sintonizador.
A onda que chega apenas gera uma
corrente eléctrica no sintonizador se este
tiver as mesmas características do
oscilador que as emitiu; caso contrario o
sinal não é captado. As características do
sintonizador pode ser alterados para
receber os sinais.

43. -Terrestre – com um receptor/emissor emite um sinal que chega
á antena do aparelho ou da nossa casa.
Os sinais podem chegar através de três formas de transmissão:

44. Via satélite – usa satélites artificiais em órbita á volta da Terra que
enviam sinais ás antenas parabólicas.

45. Transmissão via cabo – o sinal viaja por fibras ópticas que ligam
directamente cada casa á estação emissora.
Fibras ópticas – conduzem um feixe de luz (é mais rápido do que a
electricidade conduzida pelos fios de cobre)