Ondas eletromagnéticas
As ondas eletromagnéticas são ondas como a luz, sendo a luz, apenas um tipo de onda eletromagnética. Elas são a junção de um campo magnético e um campo elétrico oscilantes, e vão existir sempre que houver uma carga elétrica oscilando. As ondas geradas terão a mesma frequência da oscilação da carga elétrica.
Espectro eletromagnético
Classificam-se as ondas em um espectro por sua frequência ou comprimento de onda. O espectro é uma junção de todos os tipos de ondas, incluindo a luz. Abaixo encontra-se uma representação do espectro eletromagnético:
Relação com a temperatura
Para o corpo emitir certa radiação, ele precisa estar a uma determinada temperatura. Há uma classificação para essa temperatura, e ela vai da emissão de radiação dos raios gama até a emissão das ondas de rádio.
> Os raios gama possuem um comprimento de onda menor que 0,01 nanômetro, e para serem emitidos, a temperatura do corpo precisa ser maior do que 100000000K.
> Os raios X possuem entre 0,01 e 20 nanômetros, e para serem emitidos, a temperatura do corpo precisa estar entre 1000000K e 100000000K.
> Os raios ultravioleta possuem entre 20 e 400 nanômetros, e para serem emitidos, a temperatura do corpo precisa estar entre 10000K e 1000000K.
> A luz visível possui entre 400 e 700 nanômetros, e para serem emitidos, a temperatura do corpo precisa estar entre 1000K e 10000K.
> Os raios infravermelhos possuem entre 700 e 1000000 nanômetros, e para serem emitidos, a temperatura do corpo precisa estar entre 10K e 1000K.
> As ondas de rádio possuem mais de 1000000 nanômetros, e para serem emitidas, a temperatura do corpo precisa ser menor que 10K.
Propriedades das ondas
Frequência (medida em hertz) é a quantidade de oscilações por segundo. Quando falamos sobre ondas, quanto maior for a frequência de uma onda, maior será a energia dela.
Comprimento de onda (medido em metros) é a medida da distância entre uma crista (ponto mais alto da onda) e outra crista de uma onda. Quanto maior for o comprimento de onda de uma onda, menor será sua frequência, e portanto, sua energia.
O período de uma onda, é o tempo que ela demora pra completar um comprimento de onda. Sendo assim, segundo a fórmula, o período da oscilação é igual o inverso da frequência da onda (T = 1/f). Exemplo: Se ela oscila 10 vezes por segundo, cada oscilação dura 1/10 de segundo.
Assim, é possível ver que o período vezes a velocidade, é igual ao comprimento de onda [T(s) . c(m/s) = λ(m)]. E com essa fórmula, é possível descobrir que a velocidade de toda onda eletromagnética é aproximadamente 300.000.000 m/s, o que nos leva a outras duas fórmulas fundamentais do eletromagnetismo.
c(m/s) = λ(m) . y(hz)
c(m/s) = λ(m) / T(s)
Leis fundamentais
> Lei do inverso do quadrado da distância
L = 4π . d² . f
A luminosidade de um corpo será a área total vezes o fluxo (energia) por metro quadrado. Essa lei mostra a dispersão de luz vinda de uma fonte, conforme a distância dela aumenta.
> Lei de Stefan-Boltzmann
f = σ (constante de stefan-boltzmann) . T⁴ (temperatura)
σ = 5,7.10⁻⁸ W.m⁻².k⁻⁴
Esta lei relaciona diretamente o fluxo com a temperatura.
> Lei de Wien
λ(máximo) = 3 . 10⁶ / T
Com esta lei, ao medir o espectro da estrela e descobrir o pico de seu comprimento de onda, já se pode estimar a sua temperatura.
Tipos de espectros
O prisma de Newton divide a luz branca em raias (linhas). Estas raias são analisadas por um espectrógrafo, e podem estar em emissão ou absorção.
No modelo do átomo de hidrogênio de Bohr, um elétron que passa de um nível mais alto para um mais baixo, libera energia na forma de fótons, e cada elemento químico, dessa forma, libera ondas com diferentes comprimentos de onda.
Quando um elétron emite luz, ele produz uma linha de emissão, e quando um elétron absorve luz, ele produz uma linha de absorção.
Existem três tipos de espectros: os espectros contínuos, que não possuem linhas de absorção, apenas de emissão; os espectros de emissão, que são criados por corpos de baixa densidade formados de poucos ou apenas um elemento, e emitem luz em específicos comprimentos de onda; os espectros de absorção, que são criados por um corpo que emite um espectro contínuo, e um corpo com baixa densidade que absorve algumas das ondas, assim, deixando linhas de emissão e algumas linhas de absorção no espectro.
Estrelas criam espectros contínuos, com linhas de absorção. E a partir da análise desses espectros, é possível saber a composição dessas estrelas, como por exemplo o Sol, que a partir de uma análise do seu espectro, foi possível observar que ele possuía um espectro bem semelhante com o de moléculas do gás hidrogênio.
