Aula2.1 met.fis
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Radiação e o Espectro Radiação e o Espectro EletromagnéticoEletromagnético
O que é radiação?O que é radiação? Energia que se propaga na forma de onda Energia que se propaga na forma de onda
eletromagnética, sem a necessidade de um eletromagnética, sem a necessidade de um meio de propagaçãomeio de propagação
É gerada a partir da oscilação de cargas É gerada a partir da oscilação de cargas elétricaselétricas
CaracterísticasCaracterísticas
Propagam-se com a velocidade da luz,Propagam-se com a velocidade da luz, c = 2,998 x 10c = 2,998 x 1088 m/s (no vácuo) m/s (no vácuo) Comprimento de onda Comprimento de onda λ λ [m][m] Freqüência Freqüência νν = c/ = c/λλ [s][s] Energia U = hEnergia U = hνν = hc/ = hc/λ λ [J][J] h é a constante de Planck e vale 6,626 x 10h é a constante de Planck e vale 6,626 x 10 -34-34JsJs
Quanto menor o comprimento de Quanto menor o comprimento de onda, maior a energiaonda, maior a energia
Diferenciação de acordo com o comprimento de onda
O Espectro EletromagnéticoO Espectro Eletromagnético
rádio microonda infravermelho visível ultravioleta Raio-X Raio-gama
104 102 1 10-2 10-5 10-6 10-8 10-10 10-12
Comprimento de onda em centímetros
Tipos/região espectralTipos/região espectral
Raios gamaRaios gamaRaio-XRaio-XRadiação ultravioletaRadiação ultravioletaVisívelVisívelRadiação infravermelhaRadiação infravermelhaMicroondasMicroondasRádio/TVRádio/TV
Raios GamaRaios Gama
São as mais energéticas formas de São as mais energéticas formas de radiação eletromagnéticaradiação eletromagnética
Comprimento de onda ~ 10Comprimento de onda ~ 10 -3-3 Angstrom Angstrom
( 1 Angstrom = 10( 1 Angstrom = 10 -10-10m)m)Menor o comprimento de onda, maior a Menor o comprimento de onda, maior a
freqüência, maior a energiafreqüência, maior a energia
Raios GamaRaios Gama
Produzidas em reações nucleares por Produzidas em reações nucleares por fontes radioativas naturais ou por exemplo fontes radioativas naturais ou por exemplo em usinas nuclearesem usinas nucleares
Extremamente nocivos para os seres Extremamente nocivos para os seres vivos, podem causar queimaduras, câncervivos, podem causar queimaduras, câncer
Produção de energia elétricaProdução de energia elétrica
Raios-XRaios-XComprimento de onda ~ 10 AngstromComprimento de onda ~ 10 AngstromÚteis na medicina diagnóstica, Úteis na medicina diagnóstica,
odontologia (dentes)odontologia (dentes)
Raio-XRaio-X
Espectroscopia: determinar a composição Espectroscopia: determinar a composição elementar de materiais (estudos de elementar de materiais (estudos de poluição do ar, da água)poluição do ar, da água)
UltravioletaUltravioleta
Comprimento de onda entre 100 a 400 nmComprimento de onda entre 100 a 400 nm
(1 nanômetro = 10(1 nanômetro = 10 -9-9m)m)Compreende menos que 7% do espectro Compreende menos que 7% do espectro
solarsolarPode ser subdividido em UV-C, UV-B e Pode ser subdividido em UV-C, UV-B e
UV-AUV-A
Espectro solarEspectro solar
UV-CUV-C
100 nm < 100 nm < λλ < 280 nm < 280 nmCompletamente absorvido pelo OCompletamente absorvido pelo O22 e O e O33
estratosférico e por isso não chega à estratosférico e por isso não chega à superfície da Terrasuperfície da Terra
É utilizado na esterilização da água e É utilizado na esterilização da água e material cirúrgicomaterial cirúrgico
(Fonte: http://satelite.cptec.inpe.br/uv/R-UV.html#espectro)(Fonte: http://satelite.cptec.inpe.br/uv/R-UV.html#espectro)
UV-BUV-B
280 nm < 280 nm < λλ < 320 nm < 320 nmFortemente absorvida pelo ozônio Fortemente absorvida pelo ozônio
estratosférico. estratosférico. É prejudicial à saúde humana, podendo É prejudicial à saúde humana, podendo
causar queimaduras e, a longo prazo, causar queimaduras e, a longo prazo, câncer de pele.câncer de pele.
Utilizado para medir a concentração de Utilizado para medir a concentração de ozônioozônio
UV-AUV-A
320 nm < 320 nm < λλ < 400 nm < 400 nmSofre pouca absorção pelo OSofre pouca absorção pelo O33
estratosférico.estratosférico.É importante para sintetizar vitamina D.É importante para sintetizar vitamina D.Excesso de exposição pode causar Excesso de exposição pode causar
queimaduras e, a longo prazo, queimaduras e, a longo prazo, envelhecimento precoce.envelhecimento precoce.
VisívelVisível
400 nm < 400 nm < λλ < 700 nm < 700 nmCorresponde a 44% do espectro solarCorresponde a 44% do espectro solarParte do espectro no qual nossos olhos Parte do espectro no qual nossos olhos
são sensíveissão sensíveis
VisívelVisível
Utilizado para detectar nuvens e aerossol Utilizado para detectar nuvens e aerossol na atmosferana atmosfera
InfravermelhoInfravermelho
Comprimento de onda > 0,7 Comprimento de onda > 0,7 µµm m (1 micrômetro = 10(1 micrômetro = 10 -6-6 m) m)
Subdivisão: Subdivisão: próximo (0,7 a 1,4 próximo (0,7 a 1,4 µµm);m); curto (1,4 a 3,0 curto (1,4 a 3,0 µµm); m); médio (3 a 8 médio (3 a 8 µµm); m);
longo (8 a 15 longo (8 a 15 µµm); m); longínquo (15 a 1.000longínquo (15 a 1.000µµm)m)
InfravermelhoInfravermelhoRegião espectral no qual os corpos aqui na Região espectral no qual os corpos aqui na
Terra emitem a maior parte da radiaçãoTerra emitem a maior parte da radiaçãoUtilizado para detectar nuvens, Utilizado para detectar nuvens,
temperatura da superfícietemperatura da superfície
MicroondasMicroondas
Frequência entre 300 MHz e 300 GHz Frequência entre 300 MHz e 300 GHz
(0.001 m < (0.001 m < λλ < 1 m) < 1 m)Utilizado para estimativa de precipitaçãoUtilizado para estimativa de precipitação
Quem emite?Quem emite?
Todos os corpos com temperatura > 0 KTodos os corpos com temperatura > 0 KEspectro de emissão depende da Espectro de emissão depende da
temperaturatemperatura
SolSol
Principal fonte de energia do planetaPrincipal fonte de energia do planetaTemperatura da ordem de 6.000 KTemperatura da ordem de 6.000 K
Quantidade de radiação que chega na Quantidade de radiação que chega na superfície depende dos constituintes da superfície depende dos constituintes da atmosferaatmosfera
Espectro solarEspectro solar
Corpos terrestresCorpos terrestres
Atlanta – imagem no infravermelho
Espectro de EmissãoEspectro de Emissão
1.E-02
1.E+00
1.E+02
1.E+04
1.E+06
1.E+08
0.1 1 10 100
comprimento de onda (µm)
B (
Wm
-2sr
-1m
-1)
5000
1000
36
Temperatura (oC)
DefiniçõesDefinições
Além das subdivisões espectrais Além das subdivisões espectrais estudadas, outras definições são estudadas, outras definições são comumente adotadas na Meteorologia:comumente adotadas na Meteorologia:
Espectro solar: radiação de onda curtaEspectro solar: radiação de onda curta((λλ < 4 < 4 µµm)m)
Espectro terrestre: radiação de onda Espectro terrestre: radiação de onda longa ou radiação térmica (longa ou radiação térmica (λλ > 4 > 4 µµm)m)
Radiação fotossinteticamente ativa: entre Radiação fotossinteticamente ativa: entre 0,4 a 0,7 0,4 a 0,7 µµmm