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Introdução à Radiação Eletromagnética
Prof. Dr. Renato M.E. Sabbatini
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Tópicos da Aula Matéria e energia: estrutura da matéria, o que é energia, relação entre energia e matéria Radiação: definições básicas, radiação eletromagnética Ondas eletromagnéticas e suas propriedades Espectro eletromagnético Tipos de radiação Efeitos da radiação sobre a matéria: ionização Radiação ionizante x não ionizante Efeitos da radiação não ionizante sobre a matéria Energia do fóton e penetração na matéria Efeitos térmicos da radiação eletromagnética Efeitos não térmicos da radiação eletromagnética Fontes emissoras de radiação eletromagnética Lei do decréscimo da energia em função da distância
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A constituição elementar do mundo físico
Matéria Energia
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Equivalência de matéria e energia
E = m c 2 E = energia M = massa C = velocidade da luz C = km/s no vácuo
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Estrutura da matéria Núcleo Prótons: carga positiva
Nêutrons: carga neutra Nêutrons + Prótons = N.º de massa Eletrosfera Elétrons: carga negativa Carga total do átomo igual a zero Íon: átomo com um desbalanço de elétrons e prótons: carga total diferente de zero
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O que é energia A capacidade de fazer a matéria mudar ou se mover
Energia potencial Energia cinética Átomos ou partículas aceleradas Radioatividade Energia térmica Energia eletromagnética Ondas
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Energia a partir do átomo
Elétrons Pósitrons Nêutron Prótons + nêutrons Energia Eletromagnética = Fótons
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Geração de energia eletromagnética
Absorção de energia externa Mudança do elétron para um orbital mais externo (instabilidade) Retorno ao orbital mais interno, com emissão de um fóton
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Definições básicas O termo radiação vem do latim RADIARE
Fenômeno básico em que a energia se propaga através do espaço, podendo ser interceptada pela matéria (átomos). O termo irradiação vem do latim IN e RADIARE Interação entre a matéria e a energia radiante.
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Propagação em ondas Onda é uma variação de uma grandeza física que se propaga no espaço a partir de um ponto (fonte), transmitindo energia de um lugar para outro.
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Onda eletromagnética Uma carga elétrica em movimento (oscilação) gera
uma onda eletromagnética
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Elementos de uma onda V d Onda eletromagnética sinusoidal
d=Distância v=Deslocamento λ=Comprimento de onda γ=Amplitude V d Onda eletromagnética sinusoidal
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Classificação das Radiações
CÓSMICA TERRESTRE EXTERNA INTERNA NATURAL ARTIFICIAL ORIGEM ELETROMAGNÉTICA MECÂNICA ONDULATÓRIO CORPUSCULAR NATUREZA
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Fontes naturais de ondas eletromagnéticas
Os planetas Qualquer corpo aquecido O sol e as estrelas A atmosfera
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Fontes artificiais de ondas eletromagnéticas
UV IR Luz Lâmpadas Antenas Laser Magnetron Tubo de raios X Acelerador linear
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Fontes artificiais de ondas eletromagnéticas
Eletrodomésticos Motores e geradores elétricos Celulares, telefone sem fio Transformadores Fiação elétrica Circuitos eletrônicos e computadores
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Campos Eletromagnéticos
Em Miligauss Em mG
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Grau de Exposição Diária
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Energia de um Campo Eletromagnético
Energia: medida em ergs, joules ou elétron-volts Potência: medida em watts Densidade de potência: potência distribuída por área unitária. Medida em watts/cm2
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A Potência Diminui com o Quadrado da Distância da Fonte
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Potência de um Campo Eletromagnético em Função da Distância
Exemplo: estação rádio-base de telefonia celular
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Superposição de ondas Onda resultante onda 1 Onda 2
Quando duas ondas estão no mesmo lugar, o distúrbio resultante é a soma dos dois distúrbios individuais
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Superposição de ondas Interferência destrutiva: ondas fora de fase x
Interferência construtiva: ondas em fase
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Espectro Eletromagnético
10-18 10-14 10-6 10-10 10-2 102 106 1.24 GAMA RAIOS CÓSMICOS RADIAÇÕES IONIZANTES RADIAÇÕES NÃO IONIZANTES ULTRAVIOLETA LUZ VISÍVEL INFRAVERMELHO RAIOS X MICROONDAS, RADAR, TV TV, ONDAS CURTAS, RÁDIO COMPRIMENTO DE ONDA (METROS) ENERGIA (eV)
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Energia versus interação
Todo tipo de radiação eletromagnética perde energia nas interações com a matéria Quanto maior a energia da radiação, mais interações é capaz de produzir, portanto maior o percurso até ser totalmente freada, ou seja, maior o alcance
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Classificação por efeito sobre a matéria
Radiações ionizantes Radiações não-ionizantes
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Radiação Ionizante Energia que, ao encontrar átomos pode produzir íons (átomos ionizados) através da retirada de elétrons de suas órbitas, resultando na formação de um par iônico - o elétron livre (-) e o restante do átomo (+)
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Radiação Ionizante
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Radiação Não Ionizante
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Micro-Ondas 300 MHz a 300 GHz Energia: 10 eV - insuficiente para causar ionização com alterações teciduais. Lesão: Calor local Térmica
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