Ondas Eletromagnéticas, Definição, O que são Ondas Eletromagnéticas
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LEIS DE MAXWELL Maxwell estabeleceu algumas leis básicas de eletromagnetismo, baseado nas já conhecidas anteriormente, como a Lei de Coulomb, a Lei de Ampère, a Lei de Faraday, etc.
São formadas por campos elétricos e campos magnéticos variáveis. O campo elétrico é perpendicular ao campo magnético. São ondas transversais (os campos são perpendiculares à direção de propagação). Propagam-se no vácuo com a velocidade "c" . Podem propagar-se num meio material com velocidade menor que a obtida no vácuo. Com isto, o campo elétrico ao redor do fio em um certo instante estará apontando num sentido e, depois, no sentido contrário.
Esse campo elétrico variável irá gerar um campo magnético , que será também variável. Por sua vez, esse campo magnético irá gerar um campo elétrico. E assim por diante .... Cada campo varia e gera outro campo que, por ser variável, gera outro campo: e está criada a perturbação eletromagnética que se propaga através do espaço, constituída pelos dois campos em recíprocas induções.
** As escalas de freqüência e comprimento de onda são logarítmicas. Fisicamente, não há intervalos no espectro. Podemos ter ondas de qualquer freqüências que são idênticas na sua natureza, diferenciando no modo como podemos captá-las.
As emissões de TV são feitas a partir de 5x107 Hz (50 MHz) . É costume classificar as ondas de TV em bandas de freqüência (faixa de freqüência), que são: VHF : very high frequency (54 MHz à 216 MHZ è canal 2 à 13) UHF : ultra-high frequency (470 MHz à 890 MHz è canal 14 à 83) SHF : super-high frequency EHF : extremely high frequency VHFI : veri high frequency indeed As ondas de TV não são refletidas pela ionosfera, de modo que para estas ondas serem captadas a distâncias superiores a 75 Km é necessário o uso de estações repetidoras.
Fonte: www.zaz.com.br
As ondas de luz, como as ondas de rádio e televisão, são ONDAS ELETROMAGNÉTICAS. Como o nome indica, uma onda eletromagnética consiste de um campo elétrico e um campo magnético, ambos oscilantes e propagando-se pelo espaço. Só que, nessa nossa conversa sobre a polarização, vamos levar em conta apenas a parte "elétrica" da onda eletromagnética, deixando de lado a parte magnética. Isso não faz muita diferença pois os efeitos do campo magnético presente nas ondas eletromagnéticas são desprezíveis nos fenômenos que vamos descrever. Tipicamente, a intensidade do campo magnético é milhares de vezes menor que a intensidade do campo elétrico em uma onda eletromagnética. Portanto, para nosso uso nas páginas a seguir, a luz e as ondas de rádio serão consideradas como "ONDAS ELÉTRICAS", isto é, campos elétricos oscilantes propagando-se pelo espaço.
As animações ao lado mostram dois tipos de onda propagando-se pelo espaço. Na animação de cima, vemos a familiar onda de água deslocando-se pela superfície de um lago. Enquanto a onda passa, a superfície da água sobe e desce formando altos e baixos, máximos e mínimos. A distância entre dois máximos sucessivos é que chamamos de "comprimento de onda". Observe que um objeto boiando na superfície (uma rolha, por exemplo) sobe e desce, acompanhando o ritmo da onda que passa, mas não se desloca lateralmente na direção da propagação ondulatória.
Na outra animação, representamos a passagem de uma "onda elétrica". A intensidade do campo elétrico que se propaga é representado por tracinhos que oscilam para cima e para baixo, no ritmo da onda que se desloca. Um campo elétrico, como sabemos, move cargas elétricas. Uma carga elétrica livre (representada pelo pontinho vermelho) sobe e desce ao sabor da onda elétrica, como a rolha na superfície da água, sem se deslocar no sentido da onda.
Essas animações são apenas caricaturas dos fenômenos reais mas servem para nos ajudar a visualizar os efeitos das ondas eletromagnéticas sobre cargas elétricas livres.
Rolha oscilando durante a passagem de uma onda na superfície de um lago.
Carga elétrica oscilando durante a passagem de uma onda de rádio.
As ondas na água e as ondas de rádio ou luz são exemplos de ondas ditas "transversais". Nas ondas transversais a oscilação se dá em uma direção perpe\ndicular à direção de propagação da onda. Esse tipo de onda pode ser "polarizada", como veremos a seguir. Para entender como essas ondas são emitidas e captadas vamos considerar, no capítulo seguinte, a transferência de uma onda de rádio da estação transmissora para um aparelho receptor.
Ondas de luz: o olho como uma antena receptora A luz que nos ilumina é uma onda "elétrica" semelhante a uma onda de rádio ou televisão. A diferença está apenas no comprimento de onda que é muito menor nas ondas de luz do que nas ondas de rádio.
Quais são as antenas emissoras e receptoras das ondas de luz? São os átomos ou moléculas das substâncias que emitem ou captam a luz. Considere, por exemplo, a tela de seu monitor nesse exato instante. Nela existem átomos cujos elétrons estão em vibração com alta freqüência. Elétrons são cargas e, como sabemos, cargas vibrantes emitem ondas elétricas. Essas ondas se propagam e penetram seus olhos, atingindo suas retinas. As retinas de seus olhos têm células sensíveis à luz - elas são as antenas receptoras que vão ser excitadas pelo campo elétrico da luz. Como no caso do rádio, essa excitação é transformada em um sinal (no caso, um sinal nervoso) e enviada ao cerébro, onde é "decodificada" no que chamamos de "visão".
A luz emitida pelo monitor é "não-polarizada". E não podia ser diferente já que os elétrons que oscilam nos átomos da tela do monitor oscilam em todas as direções possíveis emitindo ondas com campos elétricos em qualquer direção.
As células da retina (que atuam como antenas receptoras) também estão distribuidas ao acaso, em todas as direções possíveis. Portanto, podem captar ondas com qualquer polarização. Em outras palavras, nossos olhos não são sensíveis a diferenças de polarização da luz que recebem. Ao que parece, alguns animais, principalmente insetos, têm olhos que podem distinguir a polarização da luz. É a chamada visão-P que serve para orientar esses seres ao se deslocarem em suas tarefas normais.
Ondas de rádio: do transmissor ao receptor A ciência do eletromagnetismo diz que cargas elétricas oscilantes emitem ondas eletromagnéticas. É isso o que ocorre na antena de uma emissora de rádio. Podemos descrever uma antena como uma haste metálica onde cargas elétricas (os elétrons livres que populam qualquer metal) estão se deslocando de um lado para o outro, movidas por um campo elétrico oscilante.
A animação ao lado representa a oscilação de uma carga livre (o ponto amarelo) em uma antena emissora. A oscilação dessa carga gera uma onda eletromagnética (ou apenas "elétrica", em nossa simplificação) que se desprende da antena e passa a se propagar no espaço. Observe que o campo elétrico oscilante da onda é sempre paralelo à direção da antena, enquanto se propaga em uma direção perpendicular à antena.
Onda elétrica gerada pela oscilação de uma carga em uma antena.
Quando a onda elétrica emitida pela antena da estação de rádio chega à antena de um receptor de rádio ocorre o efeito inverso. Agora é o campo elétrico da onda que faz mover as cargas livres da antena receptora que são forçadas a oscilar no mesmo ritmo (ou "freqüência") das oscilações da onda. É assim que os sinais da emissora são captados (e depois "decodificados") e acabam gerando os sons que ouvimos nos nossos aparelhos de rádio ou nas imagens que vemos em nossos televisores.
Onda elétrica transmitindo um sinal de uma antena para outra.
Na animação, desenhamos uma antena emissora e uma antena receptora, ambas na direção vertical. A onda elétrica emitida tem seu campo elétrico sempre paralelo à antena emissora, isto é, sempre na direção vertical. Esse é um exemplo de uma onda "polarizada", no caso, polarizada na direção vertical. A antena receptora, se também se encontra na direção vertical pode "captar" o sinal emitido pela antena emissora, trazido pela onda. Note que as cargas na antena receptora oscilam com a mesma freqüência das cargas da antena emissora mas, como o sinal viaja com velocidade finita (a velocidade da luz), os instantes em que cada carga passa por um máximo da oscilação podem ser diferentes, dependendo da distância entre as antenas. Em termos técnicos, as "fases" das oscilações podem ser diferentes.
Agora suponha que a antena receptora da animação acima seja movida para uma posição horizontal, portanto, perpendicular direção do campo elétrico da onda. Nesse caso, as cargas da antena receptora não serão movidas pelo campo elétrico da onda e não haverá "detecção" do sinal emitido. Quem já instalou uma antena de televisão sabe bem o que isso significa.
Uma antena emissora única emite ondas polarizadas. Mas, suponha que várias antenas emissoras, colocadas no mesmo ponto mas em direções diferentes, emitam ondas independentemente umas das outras. Nesse caso, o sinal emitido seria polarizado em todas essas direções, portanto, não seria polarizado. Imagine uma infinidade dessas antenas, apontando em todas as direções possíveis em um plano vertical enquanto emitem ondas elétricas. O sinal total emitido seria uma onda com campos elétricos em todas as direções do plano vertical: seria uma onda "não-polarizada". Isto é: uma onda não-polarizada é, na verdade, uma onda polarizada em todas as direções de um plano. Uma antena receptora em qualquer direção perpendicular direção de propagação da onda seria capaz de captar o sinal emitido não polarizado.