aplicações tecnológicas da radiação

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Radiao a propagao da energia por meio de partculas ou ondas no espao.A radiao pode ser identificada: Pelo elemento condutor de energia: Radiao electromagntica fotes. Radiao corpuscular - partculas (protes, neutres, etc.) Radiao gravitacional - gravites. Pela fonte de radiao: Radiao solar - emitida pelo Sol. Radiao de Cerenkov - causada por partculas com velocidade superior da luz no meio. Radioactividade - ncleos instveis. Pelos seus efeitos: Radiao ionizante - capaz de ionizar molculas. Radiao no ionizante - incapaz de ionizar molculas.

A disperso, ou decomposio, da luz a separao da luz branca (um feixe de luz policromtico) nas diversas cores (cada uma delas constitui um feixe monocromtico)

Onda uma perturbao oscilante de alguma grandezafsica no espao e peridica no tempo. A oscilao espacial caracterizada pelo comprimento de onda e a periodicidade no tempo medida pela frequncia da onda, que o inverso do seu perodo. Estas duas grandezas esto relacionadas pela velocidade de propagao da onda.

Comprimento de onda

a distncia entre dois pontos consecutivos de onda. usualmente representado pela letra grega lambda ().

Perodo o tempo em que decorre um fenmeno. Nestecaso o tempo em que decorre uma onda. A unidade de medida do perodo o segundo (s)

Frequncia a quantidade de ondas completas (cicloscompletos) que ocorrem numa unidade de tempo (usualmente medido em segundos). A unidade de medida da frequncia o hertz (Hz), em honra ao fsico alemo Heinrich Rudolf Hertz. 1 Hz corresponde a um evento que ocorre uma vez por segundo. Alternativamente, podemos medir o tempo decorrido para a ocorrncia do evento (perodo). Desse modo, a frequncia o inverso deste tempo.

f=1/T

Relao entre comprimento de onda, frequncia e velocidade da luzO comprimento de onda tem uma relao inversa com a frequncia f. Quando se lida com radiao electromagntica no vcuo, essa velocidade igual velocidade da luz 'c', para sinais (ondas) no ar, essa velocidade a velocidade a que a onda viaja. Esta relao dada por:

=c/fonde: = comprimento de onda de uma onda sonora ou onda electromagntica; c = velocidade da luz no vcuo = 299.792,458 km/s 300.000 km/s = 300.000.000 m/s = 3x108 m/s ou c = velocidade do som no ar = 343 m/s a 20 C (68 F); f = frequncia da onda 1/s = Hz.

Espectro continuo:

um espectro de luz emitida que contm todos os comprimentos de onda das cores que compem a luz branca (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta se formos dos

comprimentos de onda mais longos para os mais curtos). Os espectros contnuos so emitidos por slidos incandescentes, lquidos, ou gases comprimidos. Vrias estrelas, como, por exemplo, o nosso Sol, emitem espectros contnuos nos quais as cores se fundem umas nas outras, estando a cor vermelha numa das extremidades e a cor azul na outra extremidade.

Os espectros de luz visvel emitida por slidos ou lquidos incandescentes e gases a alta presso so espectros de emisso contnuos

Uma estrela um emissor de luz visvel cujo espectro contnuo, no entanto a sua cor pode variar com atemperatura: Se a temperatura da estrela for muito elevada, cerca de 7000 K, a luz emitida azulada, pois a intensidade das radiaes que a constituem maior na zona do violeta e azul. Quando a temperatura da estrela de cerca de 6000 K como a da superfcie do Sol, a luz emitida amarelada, pois as radiaes que a constituem so mais intensas na zona do verde e do amarelo. Quando a temperatura da estrela menos elevada, cerca de 5000 k, a luz emitida alaranjada, pois as radiaes que a constituem so mais intensas na zona do laranja ou vermelho.

Espectro de emisso

um espectro descontnuo, mostrando riscas brilhantes discretas, que emitido por tomos ou molculas. O espectro de emisso caracterstico dos elementos qumicos que esto a emitir fotes. Quando aquecidos, os compostos e elementos individuais frequentemente libertam uma ou dzias de linhas (riscas) de emisso.

Os espectros da luz visvel emitida pelos tomos excitados dos elementos qumicos, no estado gasoso e a presso muito reduzida, so espectros de emisso descontnuos ou de riscas. Cada elemento qumico apresenta um espectro de emisso de riscas caracterstico que permite identific-lo

Espectro de absoro:

se algumas linhas discretas faltam num espectro, este um espectro de absoro, indicando a presena de elementos que absorvem comprimentos de ondas particulares. Um espectro de absoro criado quando a luz proveniente de uma fonte incandescente passa atravs de um gs mais frio que absorve fotes. Cada molcula e elemento diferente absorve a luz num conjunto nico de frequncias. O espectro de absoro consiste de linhas de absoro escuras sobrepostas sobre um espectro contnuo brilhante.

Um exemplo de espectro de absoro aquele produzido nas atmosferas estelares. No caso do Sol, os gases quentes da atmosfera solar esto situados entre ns e a fonte de altssima temperatura que est no seu interior.

Esta atmosfera absorve certas frequncias deixando linhas escuras sobre o seu espectro contnuo. Os astrnomos podem determinar a composio dos gases em uma estrela procurando as frequncias caractersticas das linhas de absoro.

Espectro Contnuo descontnuos

Espectros

De absoro

De emisso

Aplicaes tecnolgicas das radiaes:Ondas de rdio: As estrelas emitem ondas de rdio que so detectadas por radiotelescpios e permitem identificar a sua composio. As estaes de rdio e televiso emitem ondas de rdio, que so captadas pelos aparelhos receptores.

Microondas: As radiaes de microondas so utilizadas nas comunicaes via

satlite, na localizao de obstculos e na deteco da velocidade dos veculos, RADAR. Estas ondas tambm so muito utilizadas para aquecer os alimentos nos fornos de microondas.

Radiao infravermelha: As poeiras csmicas emitem radiao infravermelha que permite localiz-las. As cmaras ocultas de videovigilncia detectam a presena de pessoas ao captarem a radiao infravermelha que emitem. As resistncias elctricas, ao rubro, e o carvo em brasa emitem muita radiao infravermelha de elevado efeito trmico, sendo utilizadas no aquecimento e para cozinhar alimentos.

Radiao visvel: A radiao visvel emitida pelo Sol, pelas lmpadas de incandescncia e fluorescentes, pelas lmpadas de non e lmpadas de poupana de energia.

Radiao ultravioleta: As radiaes ultravioleta so emitidas pelo Sol, mas poucas chegam Terra pois so absorvidas nas camadas superiores da atmosfera. As radiaes ultravioleta de menor energia bronzeiam a pele. necessrio ter cuidado com estas radiaes porque provocam queimaduras e cancro de pele. So usadas como desinfectante da gua da rede pblica.

Raios X: Os raios X, muito penetrantes na matria, so usados na medicina em radiografias e TAC. Tambm se usam no controlo das bagagens nos aeroportos.

Raios : Os raios so to penetrantes na matria que destroem as clulas vivas. Por isso so usados na medicina mas destruio dos tumores malignos e na esterilizao de materiais.

Quantum de energia

Como vimos os diferentes tipos de radiao tm associados a si valores de energia diferentes. Mas o que significam estes valores? Primeiro temos de compreender que: A energia de cada radiao no pode ter um valor qualquer; H uma quantidade mnima de energia caracterstica dessa radiao quantum de energia; A energia de cada radiao sempre mltipla da correspondente quantidade mnima

ERadiao = n EFotoNesta expresso o nmero n representa o nmero de fotes que constituem a radiao correspondente intensidade da radiao. A energia dos fotes tambm no pode ter um valor qualquer; esse valor tanto maior quanto maior for a frequncia de vibrao:

EFoto = h a energia de um foto directamente proporcional frequncia. A constante de proporcionalidade (h) chamada de constante de Planck (6,626X10-34 J.s-1) Assim: Quando se fala de uma radiao muito intensa deve entenderse com se refere a muitos fotes; Quando se fala de uma radiao muito energtica refere-se a uma energia grande para cada foto.

Interaco da radiao com a matria

Efeito fotoelctrico a emisso de electres por um material, geralmente metlico, quando exposto a uma radiao electromagntica (como a luz) de frequncia suficientemente alta, que depende do material. Ele pode ser observado quando a luz incide numa placa de metal, literalmente arrancando da placa electres. Esse efeito bem observado quando se coloca algum objecto de metal no microondas.

Os electres que giram volta do ncleo so a mantidos por foras de atraco. Se a estes for fornecida energia suficiente, eles abandonaro as suas orbitas. O efeito fotoelctrico implica que, normalmente sobre metais, se faa incidir um feixe de radiao com energia suficiente para a remoo dos electres do metal, provocando a sua sada das orbitas: sem energia cintica (se a energia da radiao for igual energia de remoo) com energia cintica, se a energia da radiao exceder a energia de remoo do electro.

Existe uma energia mnima a partir da qual o foto consegue arrancar um electro do metal

A grande dvida que se tinha a respeito do efeito fotoelctrico era que quando se aumentava a intensidade da luz, ao contrrio do esperado, a luz no arrancava os electres do metal com maior energia cintica. O que acontecia era que uma maior quantidade de electres era ejectado. Assim o nmero de electres ejectados era proporcional ao brilho (intensidade) da luz , o que no se verificava

com a energia dos electres ejectados. Abaixo do limiar de frequncia no eram ejectado quaisquer electres por mais intensa que fosse a luz. Este fenmeno no podia ser explicado pela teria ondulatria da luz. No Entanto Einstein conseguiu tornar compreensvel esse efeito fazendo uma suposio extraordinria. Sugeriu que no se pensasse num raio de luz como uma onda mas como um feixe de partculas, denominadas fotes. Assim: Quanto mais intenso for o feixe de luz, mais fotes contem, mais electres arranca da superfcie do metal Quanto mais energia tiver o feixe (maior frequncia) maior a energia cintica dos electres que so arrancados

Resumo sobre o efeito fotoelctrico: s ocorre se a radiao tiver energia superior a um valor mnimo caracterstico de cada metal que se chama energia mnima de remoo; praticamente instantneo, ocorrendo logo aps a incidncia da radiao no metal; a velocidade dos electres emitidos independente da intensidade do feixe de radiao monocromtica incidente mas tanto maior quanto maior for a energia da radiao; o nmero de electres emitidos tanto maior quanto maior for a intensidade da radiao incidente mas no depende da energia de radiao, desde que superior ao valor mnimo de energia; quanto maior a energia de cada foto incidente, no mesmo metal, maior a energia cintica dos electres emitidos e, portanto, maior a sua velocidade; quanto maior o nmero de fotes incidentes, ou seja, quanto mais intenso o feixe formado pelo mesmo tipo de radiao, mais electres so emitidos, mas com a mesma energia cintica.

Aplicaes do Efeito fotoelctrico, clulas fotoelctricas:

Enquanto a radiao incide no ctodo C, os electres emitidos so atrados pelo nodo, A. O circuito est fechado e a corrente elctrica passa. Quando a incidncia de luz interrompida, no h emisso de electres. O circuito est aberto e no permite a passagem de corrente elctrica.