A onda eletromagnética

“Não há nada de novo a ser descoberto na física atualmente. Só o que resta é medição cada vez mais precisa.”

Lorde Kelvin

Durante o século XIX, a física clássica gozava de um sucesso extraordinário. O que mais poderia ser feito? Restava aos cientistas aplicar os conceitos desenvolvidos e medir de forma cada vez mais precisa as constantes da natureza (constante da gravitação universal de Newton, velocidade da luz, etc). E o que dizia a física clássica? A luz é uma onda eletromagnética.

Para entendermos o que de fato é uma onda eletromagnética, a primeira coisa que devemos saber é que o próton (partícula carregada positivamente) exerce uma força invisível de atração sobre o elétron (partícula carregada negativamente). Essa força diminui de intensidade quanto mais longe o elétron estiver do próton. De outro modo, podemos dizer, que toda partícula carregada cria um campo de força no espaço ao redor dela, chamado de campo elétrico. O campo elétrico nada mais é então que a região de influência de uma partícula carregada sobre outra partícula carregada qualquer. Da mesma forma, definimos um campo magnético associado ao um imã.

Uma maneira de visualizar a interação entre duas partículas carregadas é através de linhas de campo, introduzidas por Faraday.  A partir dessa idéia, foi desenvolvido o conceito de campo elétrico  e magnético, representados  por E e B respectivamente.

faraday-linhas_de_campo
Linhas de campo elétrico

Com esses conceitos em mente, imagine agora uma partícula carregada oscilando. Sabendo que um campo elétrico é associado a essa partícula, ele também irá variar no tempo.  Se o campo elétrico oscila ele irá gerar um campo magnético oscilante (lei de indução de Faraday que vimos no post O que é a luz?), e assim continuamente. Acabamos de gerar um campo eletromagnético que varia no tempo. Essas oscilações que se propagam através do espaço (éter?) com uma velocidade de aproximadamente 300.000 quilômetros por segundo são chamadas de ondas eletromagnéticas.

onda_eletromagnetica
Onda eletromagnética

A luz visível é uma forma de onda eletromagnética. Existem, contudo, várias formas de onda eletromagnética, muitas das quais, invisíveis aos olhos humanos. O que diferencia uma onda eletromagnética da outra?

Para esclarecer esse fato, vamos pensar em um tipo diferente (e mais fácil de visualizar) de onda, uma onda mecânica em uma corda. Para produzir essa ondaonda_corda, digamos que você tenha pegado um pedaço grande de barbante e amarrado uma das pontas em uma cadeira. Afastado da cadeira, você segura a outra extremidade do barbante e faz movimentos contínuos com mão para cima e para baixo.  Você acaba de gerar uma onda com um certo comprimento de onda (representado pela letra grega lâmbda na figura). Essa é a distância mínima entre valores repetidos de uma onda formando um padrão temporal.  Agora oscile sua mão mais rapidamente.  O que acontece com o comprimento de onda? Isso mesmo, ele diminui!

lightDa mesma forma, as ondas eletromagnéticas, possuem diversos comprimentos de onda (ou freqüências, que é o inverso do comprimento de onda). A luz visível representa uma pequena parte do espectro eletromagnético.

Alguns problemas, contudo, começavam a rachar os alicerces da física clássica e a afirmação de Kelvin não poderia estar mais errada. Dentre algumas perguntas que não saiam das cabeças dos físicos da época, cito duas de fundamental importância:

  1. Por que o éter ainda não tinha sido detectado? O éter, ou melhor a falta dele, estava tirando o sono dos cientistas da época.
  2. Como explicar a mudança de cor e de intensidade do brilho emitido por um metal conforme ele é aquecido?

Não demoraria para que ideias ousadas começassem a surgir.  O inicio do século XX transformou-se em um dos momentos mais ricos da história da física. O nascimento da mecânica quântica (física do muito pequeno) e da teoria da relatividade (física do muito veloz) eram eminentes.

Escrito por

Nascida na capital federal, morei nos EUA, Itália e atualmente me encontro no país mais populoso do mundo. Isso mesmo, estou morando na China, mais precisamente na cidade de Hefei. Sinta-se a vontade para procurar essa pequena cidade (para os parâmetros chineses) de mais de 7 milhões de habitantes no mapa. Sou formada em Física pela Universidade de Brasília e PhD em astrofísica pela universidade de Roma. Sempre ávida por dividir conhecimento, não somente no campo das ciências, mas também as minhas experiências pessoais , preferências literárias, etc. O leque é muito grande, então por simplicidade, digamos que gosto de debater sobre tudo e sobre nada, sobre qualquer coisa der na telha.

8 comentários em “A onda eletromagnética

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