Ondas eletromagnéticas -d - Campo e espectro eletromagnéticos

A Lei de Faraday (vide o artigo eletromagnetismo) nos ensina que a variação em um campo magnético gera um campo elétrico. O físico escocês James Clerk Maxwell (1831-1879) se perguntou se o contrário poderia ser feito, ou seja, uma variação de campo elétrico podoria gerar um campo magnético.

Dessa ideia veio uma das mais importantes descobertas do século 19, que é a existência das ondas eletromagnéticas. Essas ondas foram produzidas experimentalmente pela primeira vez alguns anos após a morte de Maxwell, pelo físico alemão Heinrich Hertz (1857-1894).

A importância das ondas eletromagnéticas na nossa vida é indiscutível. Elas estão presentes quando enxergamos os objetos a nossa volta, quando ligamos a TV, quando estouramos pipocas no forno de microondas e em mais uma grande gama de exemplos.

A geração das ondas eletromagnéticas

No artigo sobre força e campo elétrico mostramos que uma carga elétrica é capaz de criar a sua volta uma região de perturbação conhecida como campo elétrico. Para entender o processo de geração e propagação das ondas eletromagnéticas, imagine uma carga elétrica oscilando. Essa carga irá criar um campo elétrico oscilante, ou seja, um campo que varia com o tempo.

Esse campo elétrico, por variar, será capaz de gerar um campo magnético, que por sua vez, também é variável. Esse campo magnético variável será capaz de gerar outro campo elétrico e esse novo campo elétrico irá criar outro campo magnético e assim sucessivamente.

A sucessão de campos magnéticos e elétricos é definida como campo eletromagnético, que irá se propagar pelo espaço de forma autônoma e independente da fonte que o criou. Tal campo eletromagnético está sujeito a fenômenos ondulatórios como reflexão, difração e refração, e por isso pode ser chamado de onda eletromagnética.

O aspecto de uma onda eletromagnética é demonstrado na figura abaixo. Note que os campos magnético (B) e elétrico (E) oscilam e são perpendiculares entre si.

Na sua pesquisa, Maxwell também demonstrou a velocidade de propagação de uma onda eletromagnética e obteve um valor igual ao da velocidade da luz, ou seja, 300.000 km/s. Desse modo ele deduziu que a luz também é uma onda eletromagnética.

O espectro eletromagnético

As ondas eletromagnéticas podem se manifestar de diversas formas dependendo da sua frequência de oscilação. Dessas manifestações, a mais famosa é a luz visível, que ocupa uma faixa muito pequena do espectro eletromagnético. Mas o que é o espectro eletromagnético?

O espectro eletromagnético é o conjunto de todas as ondas eletromagnéticas, como está representado na figura abaixo:

Observe que, pela figura, as ondas que possuem a menor frequência de oscilação são as ondas de rádio e as de maior frequência são os raios gama. Já os comprimentos de onda agem de maneira inversa, ou seja, as ondas de rádio possuem os maiores comprimentos, enquanto que os raios gama apresentam o menor comprimento. Isso pode ser demonstrado pela equação fundamental da ondulatória que está representada a seguir.

Lembre-se de que as ondas eletromagnéticas se propagam com a mesma velocidade e por isso as ondas que apresentam a maior frequência são aquelas que possuem o menor comprimento de onda, enquanto que as de menor frequência apresentam o maior comprimento de onda.