Ondas electromagnéticas
A luz é uma onda electromagnética. Enquanto nas ondas do mar o que oscila é a água, para cima e para baixo, no caso da luz o que oscila é o campo electromagnético. O campo eléctrico e o campo magnético oscilam perpendicularmente um ao outro, e perpendicularmente à direcção de propagação.
À onda electromagnética também se pode chamar radiação electromagnética, e um objecto que emite radiação electromagnética pode ser designado de fonte de radiação (p. ex. uma antena, uma vela acesa, uma estrela).
Frequência e comprimento de onda
A principal característica da onda electromagnética é a frequência da oscilação, ou seja, quantas vezes a onda sobe e desce por segundo. A frequência mede-se em hertz (símbolo Hz) sendo que uma onda com uma frequência de 1 Hz oscila (sobe e desce) 1 vez por segundo.
Quanto maior a frequência, mais energicamente a onda oscila para cima e para baixo. E é isso mesmo, a energia da onda é maior quanto maior for a sua frequência.
Concretamente, a energia é proporcional à frequência.
A rapidez da oscilação pode ser vista de outra maneira, nomeadamente a distância que a onda percorre enquanto sobe e desce. Essa distância chama-se o comprimento de onda, cujo símbolo é o λ (lambda do alfabeto grego).
Já agora: o produto do comprimento de onda e da frequência dá a velocidade da luz.
Espectro electromagnético
Quanto menor o comprimento de onda, maior a frequência, e quanto maior a frequência, maior a energia. Já ouvimos falar em raios-gama, em raios-x, em luz ultravioleta, em luz visível, em luz infravermelha, em microondas e em ondas rádio. São tudo ondas ou radiação electromagnética, ordenadas por comprimento de onda crescente.
Os raios-x e raios-gama têm comprimento de onda ínfimos, de 10⁻⁸ a 10⁻¹² metros, ou seja da ordem de tamanho de moléculas, átomos e núcleos atómicos. A luz ultravioleta tem comprimento de onda à volta dos 10⁻⁷ a 10⁻⁸ metros, ou seja centésimos a décimos de micrómetro (ou micron). Os vírus são desse tamanho. A luz visível cobre a região de 0.4 a 0.8 microns. A seguir vem o infravermelho, de cerca de 1 micron até 1 milímetro. As microondas têm comprimentos de onda da ordem dos centímetros até 1 metro, e as ondas rádio começam nos metros e vão por aí fora. Esta sequência é chamada o espectro electromagnético.
Arco-íris
O espectro de luz visível é geralmente conhecido como o arco-íris. Vindo do ultravioleta, que não é visível para humanos, começamos pelo violeta tem o comprimento de onda mais curto da luz visível. O comprimento de onda depois aumenta para o azul, o verde, o amarelo, o laranja e o vermelho. Passando o vermelho entramos no infravermelho.
Atmosfera protectora
Passando o violeta e continuando para frequências cada vez mais altas (comprimentos de onda cada vez mais curtos), entramos na radiação ultravioleta, seguida dos raios-x e dos raios-gama. Estes tipos de radiação são perigosos. Com o aumento da frequência aumenta também a energia que a radiação transporta e a possibilidade de danificar tecidos de seres vivos. Felizmente, a nossa atmosfera protege-nos porque não deixa passar a estes tipos de radiação.
Claro que temos que cuidar da atmosfera. Os aerosóis presentes em sprays eliminam o ozono na atmosfera, criando o chamado buraco do ozono e deixando passar ultravioletas perigosos. Os sprays que vieram substituir os perigosos também são perigosos porque geram gases com efeito de estufa e contribuem para o aquecimento global.
Tudo emite radiação
Qualquer objecto emite radiação electromagnética. O comprimento de onda da radiação emitida depende da temperatura do objecto. Um objecto mais frio emite radiação com um comprimento de onda mais longo, enquanto um objecto mais quente emite comprimentos de onda mais curtos.
Por exemplo, o Sol tem uma temperatura à superfície de 5500 ºC e emite a maior parte da radiação no comprimento de onda da luz visível. Justamente por termos evoluído no planeta Terra e iluminados pelo Sol, os nossos olhos evoluíram para detectar a radiação emitida pelo Sol e reflectida por tudo o que nos rodeia. As velas e lâmpadas que compramos para as nossas casas têm temperaturas semelhantes (milhares de ºC) e dão-nos luz visível quando não há Sol.
O nosso corpo, tipicamente por volta dos 37 ºC, também emite radiação electromagnética, mas no comprimento de onda do infravermelho. Por isso os detectores com “visão nocturna” de alarmes, de capacetes especiais do exército, ou de automóveis que nos avisam que vai uma pessoa ou animal na berma da estrada, usam sensores infravermelhos para detectar pessoas ou animais.
Infravermelhos em Astronomia
O telescópio espacial Webb não observa luz visível, mas sim radiação infravermelha. Noutro artigo veremos porquê.
