A Luz e o Espectro Electromagnético
>
Energia do Sol
Inicialmente toda (99,97%) a energia que temos na Terra vem do Sol. Isto equivale a uma média de 340 joules/segundo para cada metro quadrado da superfície da Terra.
Energia solar é energia nuclear. Ela vem das reacções de fusão que ocorrem no Sol. Em uma reação de fusão, dois pequenos núcleos se fundem para formar o núcleo de um átomo maior. Alguma massa é convertida em energia no processo. Abaixo está uma típica reação de fusão. Um isótopo de hidrogênio, deutério ou 2H, combina com outro isótopo de hidrogênio, trítio ou 3H, para formar hélio e um nêutron.
O núcleo de deutério consiste de 1 próton e 1 nêutron com uma massa atômica de exatamente 2,0. O trítio tem 1 protão e 2 neutrões (3.0 amu). O núcleo do hélio tem uma massa de 3.98 amu e o nêutron livre é 1.0 amu. Nesta reacção alguma massa, 0.02 amu, é convertida em energia.
Lembrar que o joule (J) é a unidade padrão de energia. Podemos converter qualquer outra unidade de energia em joules ou kilojoules (kJ). Existem muitos programas de conversão online para ajudar nos cálculos. Por exemplo 1 joule é igual a 1 (quilograma)(metro)2/(segundos)2.
Na última palestra você viu que o sol, como qualquer outro objeto quente, libera sua energia em “raios” discretos que têm algumas propriedades de partículas e algumas propriedades de ondas. Chamamos-lhe radiação electromagnética.
Há uma distribuição de energias da radiação que se assemelha à distribuição de energias cinéticas de átomos e moléculas dentro de uma substância. A maioria dos gráficos de distribuição de energia tem uma forma semelhante.
Notem que a radiação na faixa da luz visível está próxima da energia média para o espectro solar, mas há um pouco de radiação mais e menos energética do que esta.
Você irradia energia, também. A radiação de um corpo de aproximadamente 310 K está na faixa do infravermelho.
A radiação eletromagnética
A radiação eletromagnética é o tipo de energia que engloba luz, calor e raios X. Pode ser descrita usando um modelo de onda sinusoidal, onde as propriedades da radiação dependem do comprimento de onda, frequência e outros parâmetros da onda. Para alguns fins, faz mais sentido descrever a energia como um fluxo de partículas de luz chamado fótons, onde a energia dos fótons é proporcional à frequência da radiação.
Propriedades de onda da radiação electromagnética:
- Amplitude (A): A altura da onda
- Comprimento de onda (λ): A distância entre duas cristas da onda
- Crista e calha: Os pontos mais alto e mais baixo, respectivamente, de uma onda
- Velocidade da luz ( c ): A velocidade da radiação à medida que viaja através de um vácuo. Esta quantidade é a mesma para todas as formas de radiação eletromagnética, desde raios X até luz e ondas de rádio, e é constante dentro de um determinado meio de transporte. A velocidade da luz no vácuo é de 2,99792 x 108 m/s. A velocidade da luz no ar é apenas 0,03% mais lenta, e c em qualquer um dos meios é normalmente arredondada para 3,00 x 108 m/s.
- Frequência (ν): O número de ondas que passam um ponto fixo por segundo
- Período (T): O número de segundos que uma onda demora para passar um ponto fixo
- ν = 1/T – A frequência da onda é o recíproco do período.
- λ ν = c (ou ν = c/λ) – o produto da frequência e do comprimento de onda é a velocidade da luz. Alternativamente, a frequência de uma onda é inversamente proporcional à velocidade.
- E = hν = hc/λ , onde h é a constante de Planck, 6,626 x 10-34 – A energia da radiação é igual à constante de Plank multiplicada pela frequência da radiação.
O Espectro Electromagnético
Embora todas as ondas de radiação electromagnética viajem à velocidade da luz, os diferentes tipos de ondas têm comprimentos de onda, frequências e energias muito diferentes. Quanto menor o comprimento de onda da radiação, maior a frequência e maior a energia. O espectro eletromagnético varia de radiação gama (γ), que tem o menor comprimento de onda, maior freqüência e maior energia, a ondas de rádio, que tem o maior comprimento de onda e menor freqüência e energia.
A luz UV está dividida em três regiões:
- UV A, comprimento de onda = 400 – 320 nm
- UV B, comprimento de onda = 320 – 280 nm
- UV C, comprimento de onda =
A luz visível está entre 750 nm (vermelho) e 400 nm (violeta). Lembre-se de Roy G. Biv?BackCompassTablesIndexIntroductionNext