Ondas eletromagnéticas | Parte I

RKA - E aí, pessoal, tudo bem? Nesta aula, nós vamos falar a respeito de ondas eletromagnéticas. E para falar disso, imagine que você tenha uma carga elétrica positiva aqui e quando essa carga elétrica entra em movimento, ela produz ao seu redor um campo elétrico. Lembrando que o campo elétrico é uma grandeza física vetorial usada para definir o módulo da força elétrica exercida a cada unidade de carga elétrica. Agora, suponhamos que essa carga elétrica entre em movimento e uma carga elétrica em movimento é uma corrente elétrica. E uma corrente elétrica produz ao seu redor um campo magnético H, então, aqui, H é nosso campo magnético. E com isso, nós podemos concluir que uma carga elétrica em movimento produz ao seu redor dois campos: o elétrico, que sempre existe, e o magnético, que ela produz pelo fato de estar em movimento. Basicamente o que eu quero dizer é que se essa carga se movimentar, ela sempre vai produzindo um campo elétrico e também um campo magnético. Mas o que isso tem a ver com ondas eletromagnéticas? Simples, à medida que a carga se movimenta, ela vai produzindo o campo elétrico e o magnético, correto? Isso significa que o campo elétrico e o magnético podem se propagar juntos pelo espaço. E essa propagação acontece em forma de onda, ou seja, ondas elétromagnéticas. Então, eu posso dizer que ondas eletromagnéticas são ondas que se propagam em dois campos variáveis, sendo um, o campo elétrico e outro, o campo magnético. Então, esses dois campos são esses dois campos aqui. Basicamente, um campo elétrico oscilando gera um campo magnético. E um campo magnético oscilando gera um campo elétrico. E essa propagação acontece em forma de onda. E aqui nós temos coisas importantes sobre esses dois campos. A primeira é que eles continuam avançando pelo espaço em todas as direções, mesmo que a carga pare. E eles avançam na velocidade da luz, ou seja, igual à velocidade de propagação da luz. O que eu quero dizer com isso é que se essa carga para em algum momento, tanto o campo elétrico quanto o campo magnético vão continuar se propagando. E essa propagação vai ser na velocidade da luz. Então, essa velocidade de propagação é igual à velocidade da luz, que é igual a 3 vezes 10 elevado a 8 metros por segundo. Ah, só para ficar bem claro: "C" é a velocidade da luz. Além disso, as ondas eletromagnéticas não precisam de um meio material para se propagar. Isso porque elas não carregam nada além de energia. E, claro, como nós estamos falando da propagação de dois campos, é importante destacar que o campo elétrico se propaga em um plano, enquanto o campo magnético se propaga em outro plano. Então, aqui nós temos o eixo "x" e aqui nós temos a propagação do campo magnético. Em outro plano, temos a oscilação do campo elétrico. Então, eu posso colocar aqui o meu campo elétrico, que vai se propagando pelo espaço. O que eu estou querendo dizer é que a propagação desse campo magnético está em um plano. Eu posso até colocar aqui o eixo de coordenadas para você entender isso. O que eu estou dizendo é que o campo magnético se propaga em um plano. Você pode até ver isso completando o plano aqui. Enquanto o campo elétrico está nesse plano aqui, que é o plano "xy", o campo magnético está nesse plano aqui, que é o plano "xz". E olha: esses dois planos são perpendiculares, ou seja, formam 90 graus entre si. Como nós estamos falando de onda, precisamos entender algumas coisas de ondas. E as ondas são perturbações que se propagam pelo espaço sem transporte de matéria, ou seja, apenas de energia. Sem transporte de matéria, apenas de energia. E, claro, um elemento que provoca uma onda, nós chamamos de fonte. Por exemplo, quando nós jogamos uma pedra em um rio, tem uma perturbação. Ali nós temos uma onda e a pedra é a fonte dessa onda. E essas ondas podem ser mecânicas, nas quais esse tipo de onda necessita de um meio material, como as ondas sonoras e as ondas em uma corda quando você balança. Também, como nós vimos, as ondas eletromagnéticas, que são as ondas que não necessitam de um meio material para que se propaguem, por exemplo, ondas de rádio e a luz. E eu não vou entrar tão a fundo em ondas assim, mas quero que você olhe para essa onda aqui e entenda alguns elementos, como a amplitude, que corresponde à altura da onda. Aqui nós temos a altura, ou seja, a distância entre o ponto de equilíbrio, ou ponto de repouso, até a crista. No caso, a crista é o ponto máximo da onda, que é esse ponto aqui. Mas nós também podemos calcular a amplitude medindo do ponto de repouso até o vale. No caso, é esse ponto aqui, sendo que o vale representa o ponto mínimo. E toda a onda também tem um comprimento e nós representamos esse comprimento pela letra grega "λ" (lambda). E esse comprimento é a distância entre dois vales ou duas cristas. Também temos a frequência de uma onda, que nada mais é do que o número de repetições ou oscilações que uma onda pode fazer em um segundo. Essa oscilação é medida em hertz. Por exemplo, se eu digo que uma onda tem uma frequência de 10 Hz, significa que essa onda está realizando 10 oscilações ou 10 repetições a cada 1 segundo. E nós também temos o período de uma onda. No sistema internacional, esse período é representado pela letra "T" e é medido em segundos, que corresponde ao tempo de comprimento de uma onda. Por fim, nós temos a velocidade da onda. E essa velocidade depende do meio em que está se propagando. Com isso, quando uma onda muda o seu meio, a velocidade de propagação pode mudar. E nós sabemos, da equação fundamental das ondas, que a velocidade é igual ao comprimento multiplicado pela freqüência das ondas, ou seja, o "f" vem dessa frequência aqui. Eu não quero entrar muito em detalhes de onda, mas só dei essa revisão para mostrar que uma onda eletromagnética tem todas essas propriedades, afinal é uma onda, não é? E graças a isso, nós temos o espectro eletromagnético, onde nós classificamos essas ondas de acordo com os seus comprimentos e suas frequências. Então, o espectro eletromagnético trata da distribuição de ondas eletromagnéticas a partir dos valores de comprimentos de ondas e frequências das radiações. Essa imagem aqui é muito boa para mostrar isso. Olha, aqui eu tenho uma onda eletromagnética. O interessante é que essa onda vai mudando o comprimento e a frequência. E graças a isso, nós temos vários tipos de ondas eletromagnéticas. Aqui temos o rádio, o micro-ondas, o infravermelho, o espectro visível, o ultravioleta, o raio X e os raios gama. Só para você ter uma noção de escala de comprimento, a onda de rádio, por exemplo, o comprimento dela é próximo dos comprimentos dos prédios. Os raios gamas têm comprimentos próximos dos núcleos e, quanto menor o comprimento, maior a frequência. Então, nós podemos dizer que o espectro eletromagnético mede as ondas eletromagnéticas que, por sua vez, têm a mesma velocidade. Mas o que muda aqui são as diferentes frequências e os diferentes comprimentos. Você percebeu que aqui está colorido? Isso porque cada uma das ondas oferece uma sensação de cor diferente e essas cores estão associadas às suas frequências. Por isso, as ondas mais longas são mais vermelhas, enquanto as de menores comprimentos estão mais próximas dessa cor aqui. Então, basicamente, ondas que estão próximas dessa frequência aqui são chamadas de "ondas de rádio" e ondas que estão próximos desse comprimento aqui são as ondas que os nossos olhos conseguem ver, por isso são ondas visíveis. É por isso que nós conseguimos enxergar mais ou menos próximo dessas cores aqui. E é por isso que aqui nós temos o infravermelho, que são as cores que estão abaixo do vermelho. Essa aqui é a faixa ultravioleta, já que está acima do violeta. Eu espero que vocês tenham entendido essa aula. Até a próxima, pessoal.