Espectro eletromagnético

O espectro eletromagnético é o conjunto ordenado de todas as ondas eletromagnéticas conhecidas. Ele é geralmente representado por um desenho esquemático que nos permite compreender que, entre os diversos tipos de ondas eletromagnéticas existentes, a única característica que as diferencia é o comprimento de onda (ou, de forma equivalente, a frequência). Essa é a propriedade fundamental que distingue, por exemplo, a luz visível dos raios X ou de uma onda de rádio.

Cada tipo de onda eletromagnética presente no espectro interage de uma forma diferente com a matéria. É dessa diversidade que aproveitamos as mais diferentes aplicações tecnológicas das ondas eletromagnéticas.

Leia também: Afinal, o que são ondas eletromagnéticas?

Resumo sobre espectro eletromagnético

• O espectro eletromagnético é o conjunto que ordena todos os tipos de ondas eletromagnéticas, de acordo com o comprimento de onda (ou frequência).
• Pode ser separado em 7 tipos de ondas:
  • ondas de rádio (1m), usadas em telecomunicações;
  • micro-ondas (1mm - 1m), usadas em radares e fornos micro-ondas;
  • infravermelho (700nm - 1mm), usado para inferir a temperatura de pessoas e objetos;
  • luz visível (400nm - 700mm), que corresponde a tudo que conseguimos ver, do vermelho até o violeta;
  • ultravioleta (100nm - 400nm), que é emitida pelo Sol e pode ser dividida em três partes: UVA, UVB e UVC;
  • raios X (0,01nm - 10nm), usados em radiografias; e
  • raios gama (0,01 nm), radiações altamente ionizantes, emitidas por elementos radioativos.
• A frequência (f) de uma onda eletromagnética é a medida de oscilações que os campos elétrico e magnético realizam a cada segundo.
• O comprimento de onda (λ) equivale à distância entre duas cristas ou dois vales da onda eletromagnética.

O que é espectro eletromagnético?

O espectro eletromagnético é o conjunto que ordena todas as ondas eletromagnéticas existentes, do maior até o menor comprimento de onda. Sabemos que uma onda eletromagnética é a propagação de campos elétricos e magnéticos oscilantes no espaço, e que todo o tipo de onda eletromagnética (ou radiação eletromagnética) é também um tipo diferente de fóton (partícula da luz).

Podemos, então, ordenar os tipos de ondas eletromagnéticas segundo os seus respectivos comprimentos de onda, através do espectro eletromagnético, que abrange desde as ondas de rádio, passando pela luz visível, até os raios gama.

Note que, quanto maior a frequência da onda eletromagnética, menor o comprimento de onda e mais energética a onda será. Portanto, quanto maior a frequência da onda, maior a temperatura dos corpos que emitem aquele tipo de radiação.

Veja também: Quais são os tipos de radiação?

Tipos de ondas do espectro eletromagnético

O espectro eletromagnético pode ser separado em 7 grandes tipos (ou intervalos) de ondas eletromagnéticas:

→ Ondas de rádio

As ondas de rádio são as ondas eletromagnéticas com os maiores comprimentos de onda (maiores que 1m), e portanto, com as menores frequências. Elas podem ser usadas em telecomunicações, rádios, TV, Bluetooth, 4G, 5G, Wi-Fi, GPS e até em usos militares e científicos.

Diversos telescópios detectam ondas eletromagnéticas desse comprimento de onda, são os chamados radiotelescópios. Atualmente, está sendo construído um grande e promissor radiotelescópio no sertão da Paraíba, o radiotelescópio BINGO, que estudará as oscilações acústicas de bárions e a distribuição do hidrogênio neutro, que são fundamentais para entender o setor escuro (matéria e energia escura) do Universo.

→ Micro-ondas

As ondas eletromagnéticas correspondentes às micro-ondas estão na faixa de 1mm - 1m do espectro eletromagnético e são usadas principalmente em radares e nos fornos micro-ondas que aquecem os alimentos. Esse aquecimento que o forno micro-ondas realiza acontece graças a ressonância entre as moléculas de água do alimento e as micro-ondas.

Quando essas ondas atingem o alimento, as moléculas de água, que são moléculas polares, vibram e giram repetidas vezes, ocasionando uma fricção que aumenta a temperatura do alimento.

→ Infravermelho

O infravermelho corresponde à faixa dos 700nm - 1mm do espectro eletromagnético, apesar de invisível aos nossos olhos, pode ser usado para inferir a temperatura de objetos e pessoas, além de ser a base do funcionamento dos controles remotos. Algumas câmeras de segurança são capazes de obter imagens noturnas bastante nítidas por meio da captação do infravermelho.

Além disso, as cobras possuem um sistema sensorial único que detecta a radiação infravermelha, permitindo-lhes gerar uma “imagem térmica” de predadores ou presas.

→ Espectro visível

A luz visível, que vai do vermelho (700nm) até o violeta (400nm), é o tipo de onda eletromagnética que nosso olho consegue captar, como a luz emitida pelo Sol, lâmpadas, lasers, tela de computadores, celulares e televisão. Tudo que conseguimos ver ao nosso redor corresponde ao espectro visível. A mistura de todas essas cores resulta na cor branca. Um prisma tem a capacidade de separar uma luz branca, revelando todo o espectro visível, como acontece naturalmente com um arco-íris.

→ Ultravioleta

A radiação ultravioleta é uma radiação do tipo ionizante (radiação com energia suficiente para arrancar os elétrons dos átomos) que corresponde à faixa dos 100nm - 400nm do espectro eletromagnético. É dividida em três partes:

• UVA,
• UVB e
• UVC.

A luz ultravioleta emitida pelo Sol é muito importante para a produção da vitamina D, especificamente a radiação UVB. Entretanto, em excesso, esse tipo de luz pode causar queimaduras na pele, fotoenvelhecimento (envelhecimento prematuro da pele), melasma (manchas escuras), sardas, pintas, rugas e em casos mais extremos até mutações genéticas nas células da pele, levando ao surgimento do câncer de pele.

A camada de ozônio (que vem sendo destruída pela atuação humana) protege o planeta Terra dessa radiação ionizante, bloqueando toda radiação UVC e grande parte da UVB.

→ Raios X

Os raios X correspondem à faixa dos 0,01nm - 10nm do espectro eletromagnético. Esse é o segundo tipo de onda mais energético de todo o espectro eletromagnético. As máquinas de radiografia são capazes de produzir esse tipo de onda eletromagnética e são largamente usadas na medicina para analisar fraturas internas de forma não invasiva, já que esse tipo de radiação ionizante tem uma boa capacidade de penetração.

→ Raios gama

Por fim, as ondas eletromagnéticas com a maior frequência e portanto, as mais energéticas e com o menor comprimento de onda (menores que 0,01nm), são os raios gama. Raios gama são as perigosas radiações altamente ionizantes, emitidos por elementos radioativos, acidentes nucleares, eventos astrofísicos de larga escala e produzidos na aniquilação de matéria com antimatéria.

Quando manuseados com segurança, os raios gama podem ser usados para análise da estrutura interna de sólidos, esterilização de produtos e utensílios médicos.

→ Videoaula sobre tipos de ondas do espectro eletromagnético 

Para que serve o espectro eletromagnético?

O espectro eletromagnético serve como uma forma visual simples de ordenar todos os tipos de ondas eletromagnéticas conhecidas, conforme o valor do comprimento de onda ou da frequência da onda eletromagnética.

Saiba mais: Usar forno de micro-ondas faz mal à saúde — mito ou verdade?

Frequência e comprimento de onda das ondas eletromagnéticas

Ondas eletromagnéticas são a propagação no espaço de campos elétricos e magnéticos oscilantes e perpendiculares entre si. Elas transportam energia, não possuem massa e não necessitam de um meio físico para se propagar. Como os campos elétricos e magnéticas oscilam, eles possuem características típicas de ondas, como frequência e comprimento de onda.

• Frequência: representada pela letra f, a frequência de uma onda eletromagnética é a medida de oscilações que os campos elétrico e magnético realizam a cada segundo. No SI (Sistema Internacional de Unidades), a unidade de medida da frequência é o s^-1, conhecido como hertz (Hz).
• Comprimento de onda: representado pela letra grega λ, o comprimento de onda equivale à distância entre duas cristas ou dois vales da onda eletromagnética. Ou seja, o comprimento de onda diz respeito ao tamanho que uma onda percorre até que se complete uma oscilação dos campos elétrico e magnético. No SI, a unidade de medida do comprimento de onda é o metro (m).

No vácuo, todas as ondas eletromagnéticas têm a mesma velocidade, a velocidade da luz (a velocidade máxima do Universo), representada pela constante c = 3 · 10⁸m/s. Em meios materiais, a velocidade das ondas eletromagnéticas é menor do que a propagação no vácuo. A frequência e o comprimento de onda de uma onda eletromagnética se relacionam com a velocidade da luz da seguinte forma:

c = λ · f

Observe que λ e f são inversamente proporcionais, ou seja, quanto maior o comprimento de onda, menor será a frequência e vice-versa.

Fontes

CARRON, Wilson; GUIMARÃES, Osvaldo. As faces da física (vol. único). 1. ed. Moderna, 1997.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Eletromagnetismo (vol. 3). 9 ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2012.

PORTAL BINGO. Telescópio BINGO: oscilações acústicas bariônicas a partir de observações integradas de gás neutro. Portal BINGO, 2025. Disponível em: https://bingotelescope.org/