Radiação infravermelha: ondas, aplicações, exemplos - Ciência - 2023

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Radiação infravermelha: ondas, aplicações, exemplos - Ciência
Radiação infravermelha: ondas, aplicações, exemplos - Ciência

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o radiação infra-vermelha ou a luz infravermelha faz parte do espectro eletromagnético e consiste em campos eletromagnéticos capazes de se propagar no vácuo e transportar energia.

A faixa de comprimento de onda da radiação infravermelha está entre 1 × 10-3 e 7 x 10-7 m. O limite superior fica com a luz vermelha do espectro visível, abaixo disso, daí o nome infravermelho.

Seres vivos e objetos em geral emitem radiação térmica ou ondas infravermelhas. Não podemos vê-los, mas os percebemos como calor, uma vez que quase qualquer material, incluindo a pele, os absorve facilmente.

Quando um objeto absorve radiação infravermelha, sua energia interna aumenta à medida que átomos e moléculas vibram com maior agitação. Isso resulta em um aumento na temperatura, razão pela qual ela difere da radiação ionizante, que tem energia suficiente para ionizar as moléculas.


Portanto, os efeitos da radiação infravermelha em seres vivos são basicamente de natureza térmica.

Ondas infravermelhas

A radiação infravermelha é subdividida em três tipos ou bandas *, de acordo com sua utilização:

-IRA ou infravermelho próximo, limites com a porção visível do espectro: 780-1400 nm

-IRB ou infravermelho médio, com muitas aplicações: 1,4 - 3 μm

-IRC, o intervalo que segue as microondas: 3 - 1000 μm

Deve-se observar que esses limites não são rígidos. Os cientistas os estabeleceram para facilitar o estudo da radiação eletromagnética, já que a faixa de comprimentos de onda é extremamente ampla.

Aplicações da radiação infravermelha

O grande astrônomo inglês William Herschel descobriu a radiação infravermelha no início do século 19 e, posteriormente, por volta de 1879, já haviam sido inventados dispositivos para medir a radiação térmica do Sol: os bolômetros.


Esses dispositivos absorvem a radiação térmica, que aquece um material, cujo sinal se transforma em uma corrente elétrica facilmente mensurável. Essa corrente é proporcional ao aumento da temperatura.

* 1 nm ou nanômetro é igual a 1 x 10 -9 m, enquanto 1 μm é 1 x 10 -6 m.

Mas há muito mais. Como já dissemos, a radiação infravermelha tem inúmeras aplicações em engenharia, ciência e medicina, das quais citaremos algumas:

Termômetros

Um termômetro infravermelho possui um sensor que captura o calor emitido naturalmente pelos objetos.

Para medir a temperatura corporal, o termômetro é colocado próximo ao ouvido, dessa forma o calor que emana chega até o sensor do termômetro, onde é então convertido em um sinal elétrico proporcional à energia térmica detectada. A leitura aparece rapidamente em um display digital.


Fisioterapia

A radiação infravermelha é um agente terapêutico em fisioterapia, pois tem efeitos antiinflamatórios em certas enfermidades e lesões, alivia contraturas e dores.

É por isso que é utilizado no tratamento de artrite, dores nas costas e como tratamento pós-exercício, para citar apenas algumas aplicações.

O tratamento, que costuma durar entre 15 e 30 minutos, costuma ser realizado graças a lâmpadas especiais cujo bulbo é preenchido com um gás inerte.

A fonte térmica é um filamento de tungstênio ou carbono dotado de refletor, para direcionar adequadamente a radiação para a área afetada, tomando cuidado para não queimar a pele.

Astronomia infravermelha

O universo emite uma grande quantidade de radiação infravermelha. Isso é usado para observar nebulosas, regiões do espaço repletas de hidrogênio e hélio, onde as estrelas são formadas e os discos de matéria correspondentes ao seu redor, que acabarão por dar origem a sistemas planetários.

Estrelas muito frias, por exemplo as anãs vermelhas, que também são as mais abundantes no universo, são adequadamente estudadas com radiação infravermelha, assim como galáxias que se afastam de nós.

Espectroscopia infravermelha

É uma técnica analítica usada em muitos campos: astronomia, ciência dos materiais, alimentos e muito mais.

Faz uso do espectro infravermelho para determinar a composição química de uma substância e é particularmente adequado para a análise de compostos orgânicos.

Funciona assim: a radiação que atinge um meio pode ser parcialmente refletida e o resto é absorvido e então transmitido. Ao analisar a radiação transmitida e suas mudanças em relação à radiação incidente, as propriedades do meio por onde passa são conhecidas.

Quando a radiação infravermelha é absorvida por uma molécula cujo estado fundamental de vibração tem o mesmo comprimento de onda que a radiação infravermelha incidente, ocorrem mudanças nessa vibração. Essas mudanças são chamadas ressonância.

O experimento é realizado com um espectrômetro infravermelho. Lá, uma amostra interage com a radiação infravermelha e a informação da radiação transmitida é coletada.

O espectrômetro incorpora o software necessário para criar o espectro da substância, um gráfico com bandas e picos característicos que é como uma impressão digital.

Cada pico indica um certo estado de energia das moléculas e sua composição e propriedades da substância são deduzidas de sua observação.

Equipamento de visão noturna

Desenvolvidos originalmente como equipamento militar, eles possuem sensores que captam o calor emitido pela matéria, principalmente os organismos vivos.

Exemplos de radiação infravermelha

Toda matéria emite radiação infravermelha em maior ou menor extensão. O zero absoluto da temperatura é equivalente à cessação total dos movimentos do átomo e de suas partículas constituintes. Mas ainda não foi detectado, embora em laboratórios especiais de baixa temperatura tenha chegado bem perto.

Dessa forma, qualquer parte do universo emite radiação infravermelha, por exemplo, as nebulosas mencionadas acima.

Abaixo está a radiação infravermelha mais próxima:

O sol e a terra

-A radiação térmica chega até nós do Sol, nossa principal fonte de luz e calor.

-A própria Terra possui calor interno, devido à dinâmica das várias camadas que compõem o planeta, portanto também é emissora de infravermelho.

-Alguns gases atmosféricos, como o dióxido de carbono e o metano, entre outros, são bons absorvedores da radiação infravermelha, que então se irradia em todas as direções, aquecendo o planeta. É o conhecido efeito estufa.

Seres vivos

- Pessoas e animais de sangue quente emitem calor.

Tecnologia

-As conhecidas lâmpadas incandescentes emitem muito calor. Na verdade, quase toda a energia elétrica é transformada em radiação térmica e muito pouca é emitida na faixa de luz visível.

-Os controles remotos da televisão, brinquedos, portas e outros dispositivos, funcionam com luz infravermelha.

O controle possui um pequeno circuito impresso interno que contém o sinal codificado para cada função. Este é enviado para o emissor infravermelho (o led vermelho). Existe outro circuito no dispositivo que recebe este sinal e executa a função solicitada.

- Os motores aquecem durante o funcionamento, assim como os equipamentos elétricos e eletrônicos, a corrente elétrica que passa pelos condutores gera calor, assim como atrito entre as partes móveis.

-O laser, utilizado em processos médicos e industriais, produz radiação infravermelha. Existem lasers de estado sólido em CD players e nos mais diversos sensores.

Referências

  1. Fontal, B. O espectro eletromagnético e suas aplicações. Escola venezuelana de ensino de Química.
  2. Giancoli, D. 2006. Física: Princípios com Aplicações. 6º. Ed Prentice Hall.
  3. Mondragón, P. espectroscopia de infravermelho. Recuperado de: ciatej.mx.
  4. Radiação e luz infravermelha. Recuperado de: ptolomeo.unam.mx.
  5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Física para Ciência e Engenharia. Volume 2. 7º. Ed. Cengage Learning.