Em qual velocidade as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo?

Em termos sintéticos, a contribuição de Maxwell para a lei de Ampère expressa o fato que um campo elétrico variável no tempo gera um campo magnético e a lei de Faraday expressa o fato que um campo magnético variável no tempo gera um campo elétrico.

Então, é concebível que existam entidades físicas em que um campo elétrico variável gere um campo magnético também variável e este, por sua vez, gere um campo elétrico variável e assim sucessiva e continuamente. Estas entidades físicas existem realmente e são as ondas eletromagnéticas.

Em termos mais rigorosos, as equações clássicas de Maxwell, que governam o campo eletromagnético, aplicadas a uma região do espaço em que não existem cargas elétricas livres nem correntes elétricas, admitem uma solução ondulatória, com o campo elétrico E e o campo magnético B variando harmonicamente, um perpendicular ao outro e, ambos, perpendiculares à direção de propagação, definida pelo vetor c, que representa a velocidade da onda.

O módulo da velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no vácuo é tomado, por definição, como sendo exatamente:

• c = 299 792 458 m/s

O espectro das ondas eletromagnéticas é contínuo, isto é, existem ondas eletromagnéticas de todos os comprimentos de onda ou de todas as freqüências. É usual dividir o espectro em faixas com limites mais ou menos precisos e, a cada faixa, atribuir um nome especial.

A retina do olho humano é sensível às ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda no intervalo aproximado de 0,4 x 10−6 m até 0,8 x 10−6 m. Por isso, essas ondas eletromagnéticas recebem, coletivamente, o nome de luz. Esses números não são absolutos porque diferentes pessoas têm retinas com diferentes sensibilidades e a mesma pessoa tem sensibilidade diferente conforme a idade e o estado de saúde de modo geral.

As principais faixas (ou regiões) do espectro eletromagnético são: raios gama, raios x, ultravioleta, luz, infravermelho, microondas, TV e ondas de rádio FM, ondas curtas, AM e ondas longas.

As ondas eletromagnéticas podem se propagar no vácuo e também num meio material. Contudo, um meio material pode ser opaco para ondas eletromagnéticas numa faixa do espectro e transparente para ondas eletromagnéticas em outra faixa. O vidro comum, por exemplo, é transparente à luz (radiação eletromagnética visível) e opaco às ondas da faixa do infravermelho.

Além da energia ∈, as ondas eletromagnéticas transportam momentum p e massa m, dados respectivamente por:

p = ∈/c

m = ∈/c2

No modelo corpuscular, a radiação eletromagnética é tratada não como uma onda, mas como um conjunto de partículas (os fótons), cada qual com uma energia dada por:

∈ = hf = hc/λ

em que f representa a freqüência e λ, o comprimento de onda da radiação eletromagnética e h, a constante de Planck.

Leis do Eletromagnetismo

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Porque é que a luz se propaga no vácuo, e o som não?

Fig. 1 - Efeito de luz
através de uma janela

Devido às suas características, a luz propaga-se nos diferentes meios, transparentes e translúcidos, com valores de rapidez diferentes.

Ao contrário do som, a luz pode propagar-se no vazio. De outra forma, não seria possível ver a luz que vem do Sol, ou até de outras estrelas, pois entre a terra e todas essas estrelas, quase só existe vazio.

A luz é uma onda eletromagnética (uma combinação de campos elétricos e magnéticos) que não necessita da presença de um gás para se propagar.

O som é o efeito de uma onda de pressão. Essa pressão precisa passar por um meio material, tal como o ar, para se propagar.

Fundamentalmente, a luz é energia eletromagnética que é transportada em partículas elementares como os fotões. Isto mostra o comportamento da “dualidade da partícula-onda”, pois tais partículas agem como uma onda ou como uma partícula. Quando transporta a luz no vácuo, o fotão comporta-se como uma partícula.

O som, por outro lado, é uma vibração. O som que ouvimos é, na verdade, produzido pela vibração de nossos tímpanos.

O som necessita de alguma coisa para vibrar. No vácuo perfeito, não há nada para vibrar, e por isso não há propagação do som.

A velocidade da luz

A velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas ou radiações eletromagnéticas é muito grande (é o maior valor de velocidade conhecido até hoje, pois não existe nada mais rápido do que a luz), e o seu valor depende do meio onde se propagam.

Imagina que as partículas que compõem a luz (os fotões) são como automóveis num circuito de corrida. Se a estrada estiver deserta, eles poderão andar o mais depressa que conseguirem, se houver alguns carros pela frente terão de andar mais devagar, e se houver demasiados obstáculos, não poderão passar de todo.

Assim, a luz viaja mais depressa no vazio (no vácuo, onde não existe meio material). Viaja um pouco mais devagar através dos meios gasosos (em que as partículas estão mais espaçadas), mais devagar ainda através dos meios líquidos e ainda mais lentamente através dos meios sólidos não-opacos (pois as partículas que compõem estes materiais vão estando cada vez mais próximas).

A velocidade destas ondas eletromagnéticas no vácuo é de aproximadamente 300 milhões de metros por segundo, ou seja cerca de 300 000 Km/s.

A luz visível é uma pequena parte do espectro eletromagnético, do qual também fazem parte outro tipo de radiações, invisíveis para os nossos olhos.

Cada uma destas ondas apresenta um comprimento de onda e uma frequência características, que se poder relacionar pela expressão seguinte:

Sendo:

c = velocidade de propagação (m/s)

λ = comprimento de onda (m)

ν = frequência (Hz)

A velocidade da luz no vácuo, simbolizada pela letra c, é, por definição, igual a 299 792 458 metros por segundo.

O símbolo c origina-se do latim celeritas, que significa velocidade ou rapidez. A velocidade da luz num meio material transparente, tal como o vidro ou o ar, é menor que c, sendo a fração função do índice de refração do meio.

A unidade fundamental do Sistema Internacional de Unidades (SI) para comprimento, o metro, é definida desde 21 de outubro de 1983 como a distância que a luz viaja no vácuo em 1/299 792 458 do segundo. Sendo assim, a definição do metro passou a ser dependente da velocidade da luz, numa inversão do que havia anteriormente. Assim, qualquer mudança provocada por eventuais novos cálculos do valor numérico da velocidade da luz modificaria a medida do metro.

A luz percorre então cerca de 300 000 Km em cada segundo !

Qual a velocidade de uma onda eletromagnética que se propaga no vácuo?

Quando as ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo possuem?

Que ondas se propagam no vácuo?

O que são ondas eletromagnéticas sua velocidade pode virar no vácuo?