Natureza dualística da radiação electromagnética Intermédio
Publicado em 13/07/2009
Síntese
Introdução à natureza dualística, partícula-onda, da radiação electromagnética. Quantização da energia da radiação electromagnética.
Palavras-chave
- radiação electromagnética
- efeito fotoeléctrico
- Planck
- dualismo da radiação
- fotão
Objectivos de aprendizagem
A aprendizagem neste tópico envolve os seguintes objectivos:
- Identificar a natureza dualística da radiação electromagnética;
- Descrever a radiação electromagnética enquanto fenómeno ondulatório e enquanto fenómeno corpuscular;
- Compreender a quantização da energia da radiação electromagnética.
Pré-requisitos
Os seguintes conhecimentos são essenciais para a compreensão deste tópico:
A radiação electromagnética é um fenómeno ondulatório
envolvendo a propagação de um campo magnético e
de um campo eléctrico
, em fase e perpendiculares
entre si, na direcção da propagação, de acordo com uma função sinusoidal representada
na figura 1.
Fig. 1 – Campo magnético e eléctrico.
Propaga-se no vácuo com velocidade finita e constante c ≈ 3 × 10 8ms-1. Este valor é inferior em todos os meios (que não o vácuo), mas pode-se considerar aproximadamente igual para um meio com baixo índice de refracção, como o ar.
A frequência da radiação v está relacionada com o seu comprimento de onda λ através da relação:
λv = c
A radiação electromagnética exibe tanto comportamento ondulatório (com fenómenos de interferência e de difracção) como comportamento corpuscular, observável no efeito fotoeléctrico.
O
efeito fotoeléctrico mostrou que a radiação electromagnética é emitida ou absorvida
pela matéria em quantidades discretas de energia, múltiplas de uma quantidade
elementar de energia Ef = hν,
característica da frequência da radiação (h é a constante
de Planck
). A partícula
portadora dessa quantidade elementar de energia é o fotão.
Naturalmente, a natureza corpuscular da radiação não nega a sua natureza ondulatória, antes estabelece que os dois aspectos têm que ser considerados e que a descrição mais correcta é dualística. Combinando os dois aspectos podemos relacionar o comprimento de onda da radiação, λ, com o momento linear do fotão, p.
Combinando
as relações E = hν (Planck
e E = mc2 (Einstein)
obtém-se:
uma relação que indica que a radiação electromagnética de comprimento de onda λf é constituída por corpúsculos com momento linear p.
Radiação electromagnética
O espectro da radiação electromagnética é dividido de acordo com a frequência (ou o comprimento de onda), abrangendo desde radiação classificada como de alta energia como raios gama ou raios X (estes últimos usados, por exemplo, em técnicas de difracção muito úteis para o estudo de estruturas de moléculas), até radiação de baixa energia como as ondas rádio.
Fig. 2 – Espectro da radiação electromagnética.
Para comentar tem de estar registado no portal.