A radiação é um processo físico, cujo resultado é a transferência de energia por meio de ondas eletromagnéticas. O processo inverso à radiação é chamado de absorção. Vamos considerar essa questão com mais detalhes e também dar exemplos de radiação na vida cotidiana e na natureza.
Física da ocorrência de radiação
Qualquer corpo consiste em átomos, que, por sua vez, são formados por núcleos carregados positivamente, e elétrons, que formam camadas de elétrons ao redor dos núcleos e são carregados negativamente. Os átomos estão dispostos de tal forma que podem estar em diferentes estados de energia, ou seja, podem ter energias mais altas e mais baixas. Quando um átomo tem a energia mais baixa, diz-se que é o seu estado fundamental, qualquer outro estado de energia do átomo é chamado de excitado.
A existência de diferentes estados de energia de um átomo se deve ao fato de que seus elétrons podem estar localizados em determinados níveis de energia. Quando um elétron se move de um nível mais alto para um mais baixo, o átomo perde energia, que irradia para o espaço circundante na forma de um fóton - uma partícula transportadoraondas eletromagnéticas. Ao contrário, a transição de um elétron de um nível inferior para um superior é acompanhada pela absorção de um fóton.
Existem várias maneiras de transferir o elétron de um átomo para um nível de energia mais alto, que envolve a transferência de energia. Isso pode ser tanto o impacto no átomo considerado da radiação eletromagnética externa quanto a transferência de energia para ele por meios mecânicos ou elétricos. Além disso, os átomos podem receber e liberar energia por meio de reações químicas.
Espectro eletromagnético
Antes de passar aos exemplos de radiação na física, deve-se notar que cada átomo emite certas porções de energia. Isso acontece porque os estados em que um elétron pode estar em um átomo não são arbitrários, mas estritamente definidos. Assim, a transição entre esses estados é acompanhada pela emissão de uma certa quantidade de energia.
Sabe-se da física atômica que os fótons gerados como resultado de transições eletrônicas em um átomo possuem uma energia diretamente proporcional à sua frequência de oscilação e inversamente proporcional ao comprimento de onda (um fóton é uma onda eletromagnética caracterizada pela velocidade de propagação, comprimento e frequência). Como um átomo de uma substância só pode emitir um certo conjunto de energias, isso significa que os comprimentos de onda dos fótons emitidos também são específicos. O conjunto de todos esses comprimentos é chamado de espectro eletromagnético.
Se o comprimento de onda de um fótonestá entre 390 nm e 750 nm, então eles falam sobre luz visível, já que uma pessoa pode percebê-la com seus próprios olhos, se o comprimento de onda for inferior a 390 nm, essas ondas eletromagnéticas têm alta energia e são chamadas de ultravioleta, raio-x ou radiação gama. Para comprimentos maiores que 750 nm, uma pequena energia de fóton é característica, eles são chamados de infravermelho, micro ou radiação de rádio.
Radiação térmica dos corpos
Qualquer corpo que tenha alguma temperatura diferente do zero absoluto irradia energia, neste caso falamos de radiação térmica ou térmica. Nesse caso, a temperatura determina tanto o espectro eletromagnético da radiação térmica quanto a quantidade de energia emitida pelo corpo. Quanto mais alta a temperatura, mais energia o corpo irradia para o espaço circundante e mais seu espectro eletromagnético se desloca para a região de alta frequência. Os processos de radiação térmica são descritos pelas leis de Stefan-Boltzmann, Planck e Wien.
Exemplos de radiação na vida cotidiana
Como mencionado acima, absolutamente qualquer corpo irradia energia na forma de ondas eletromagnéticas, mas esse processo nem sempre pode ser visto a olho nu, pois as temperaturas dos corpos que nos cercam geralmente são muito baixas, então seu espectro encontra-se na baixa frequência invisível para a área humana.
Um exemplo notável de radiação na faixa visível é uma lâmpada elétrica incandescente. Passando em espiral, a corrente elétrica aquece o filamento de tungstênio até 3000 K. Uma temperatura tão alta faz com que o filamento emita ondas eletromagnéticas, no máximoque se enquadram na parte de comprimento de onda longo do espectro visível.
Outro exemplo de radiação em casa é o forno de micro-ondas, que emite micro-ondas invisíveis ao olho humano. Essas ondas são absorvidas por objetos que contêm água, aumentando assim sua energia cinética e, consequentemente, sua temperatura.
Finalmente, um exemplo de radiação na vida cotidiana na faixa do infravermelho é o radiador de um radiador. Não vemos sua radiação, mas sentimos seu calor.
objetos radiantes naturais
Talvez o exemplo mais marcante de radiação na natureza seja a nossa estrela - o Sol. A temperatura na superfície do Sol é de cerca de 6000 K, então sua radiação máxima cai no comprimento de onda de 475 nm, ou seja, está dentro do espectro visível.
O sol aquece os planetas ao seu redor e seus satélites, que também começam a brilhar. Aqui é necessário distinguir entre luz refletida e radiação térmica. Assim, nossa Terra pode ser vista do espaço na forma de uma bola azul precisamente devido à luz solar refletida. Se falamos da radiação térmica do planeta, ela também ocorre, mas fica na região do espectro de micro-ondas (cerca de 10 mícrons).
Além da luz refletida, é interessante dar outro exemplo de radiação na natureza, que está associada aos grilos. A luz visível emitida por eles não tem nenhuma relação com a radiação térmica e é resultado de uma reação química entre o oxigênio atmosférico e a luciferina (substância contida nas células dos insetos). Este fenômeno éo nome da bioluminescência.
