Fundamentos de Física

O que é uma onda eletromagnética?

Em termos sintéticos, a contribuição de Maxwell para a lei de Ampère expressa o fato que um campo elétrico variável no tempo gera um campo magnético e a lei de Faraday expressa o fato que um campo magnético variável no tempo gera um campo elétrico.

Então, é concebível que existam entidades físicas em que um campo elétrico variável gere um campo magnético também variável e este, por sua vez, gere um campo elétrico variável e assim sucessiva e continuamente. Estas entidades físicas existem realmente e são as ondas eletromagnéticas.

Em termos mais rigorosos, as equações clássicas de Maxwell, que governam o campo eletromagnético, aplicadas a uma região do espaço em que não existem cargas elétricas livres nem correntes elétricas, admitem uma solução ondulatória, com o campo elétrico $\overrightarrow{E}$ e o campo magnético $\overrightarrow{B}$ variando harmonicamente, um perpendicular ao outro e, ambos, perpendiculares à direção de propagação, definida pelo vetor $\overrightarrow{c}$, que representa a velocidade da onda.

O módulo da velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no vácuo é tomado, por definição, como sendo exatamente:

• $c=\mathrm{299\; 792\; 458} m/s$

O espectro das ondas eletromagnéticas é contínuo, isto é, existem ondas eletromagnéticas de todos os comprimentos de onda ou de todas as freqüências. É usual dividir o espectro em faixas com limites mais ou menos precisos e, a cada faixa, atribuir um nome especial.

A retina do olho humano é sensível às ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda no intervalo aproximado de $\mathrm{0,4}\times {10}^{-6} m$ até $\mathrm{0,8}\times {10}^{-6} m$. Por isso, essas ondas eletromagnéticas recebem, coletivamente, o nome de luz. Esses números não são absolutos porque diferentes pessoas têm retinas com diferentes sensibilidades e a mesma pessoa tem sensibilidade diferente conforme a idade e o estado de saúde de modo geral.

As principais faixas (ou regiões) do espectro eletromagnético são: raios gama, raios x, ultravioleta, luz, infravermelho, microondas, TV e ondas de rádio FM, ondas curtas, AM e ondas longas.

As ondas eletromagnéticas podem se propagar no vácuo e também num meio material. Contudo, um meio material pode ser opaco para ondas eletromagnéticas numa faixa do espectro e transparente para ondas eletromagnéticas em outra faixa. O vidro comum, por exemplo, é transparente à luz (radiação eletromagnética visível) e opaco às ondas da faixa do infravermelho.

Além da energia $\in$, as ondas eletromagnéticas também transportam momentum $p$ e massa $m$, dados respectivamente por:

$p=\frac{\in }{c}$

$m=\frac{\in }{c^2}$

No modelo corpuscular, a radiação eletromagnética é tratada não como uma onda, mas como um conjunto de partículas (os fótons), cada qual com uma energia dada por:

$\in =hf=\frac{hc}{\lambda }$

em que $f$ representa a frequência, $\lambda$ representa o comprimento de onda da radiação eletromagnética e $h$ representa a constante de Planck.

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Site do Grupo de Ensino de Física da Universidade Federal de Santa Maria (GEF-UFSM)