Aula 8-64: Velocidade e frequência das ondas eletromagnéticas

Na aula anterior aprendemos que a velocidade de uma onda é igual ao produto entre o seu comprimento de onda e sua frequência. Entretanto, há que se ressaltar, não é o comprimento de onda, tampouco a sua frequência que determina a velocidade da onda, mas é exclusivamente o meio em que ela se propaga. Por exemplo, as ondas mecânicas que se propagam no ar, todas elas terão a mesma velocidade, independentemente de suas frequências. As ondas eletromagnéticas propagando-se no vácuo terão sempre a mesma velocidade, independentemente de suas frequências.

A velocidade de uma onda eletromagnética

A velocidade de uma onda eletromagnética é dada pela seguinte expressão:

, em que é a permeabilidade magnética do meio e é a permissividade elétrica do meio

Para o vácuo, a velocidade de uma onda eletromagnética vale:

Obs.:

• Não há nada no universo mais veloz que a velocidade desta onda no vácuo;

• Ao nos referirmos a esta velocidade, é muito comum usarmos o C como símbolo representativo;

• Comumente usamos a velocidade da onda no vácuo para resolvermos problemas que envolvem ondas trafegando na atmosfera terrestre, já que as velocidades são muito próximas;

• A velocidade da um onda eletromagnética é a menor possível no vácuo. A velocidade desta onda no gás é maior que a velocidade no líquido, que, por sua vez, é maior que no sólido ().

A frequência de uma onda eletromagnética

As ondas eletromagnéticas num determinado meio têm sempre a mesma velocidade, no entanto, podem possuir frequências diferentes. Se é o meio que determina a velocidade das ondas, em se tratando de frequência, o quê a determina é a fonte emissora das ondas. As ondas podem ser classificadas de acordo com a frequência em que são emitidas. A representação (espectro eletromagnético) abaixo indica como chamamos as ondas de acordo com a frequência em que vibram:

Segundo a representação acima, são classificadas como ondas eletromagnéticas de rádio, todas aquelas que vibram numa frequência compreendida dentro do intervalo entre 10⁴ e 10⁸ metros. Agora, considere a equação aprendida anteriormente:, veja que, se a velocidade for constante (e é, num determinado meio) então quanto menor for a frequência, maior será o comprimento de onda. O exemplo a pouco evocado, ondas de rádio, possue, portanto, ondas de baixa frequência (algo em torno de 1 milhão de hertz) e elevado comprimento de onda (algo da magnitude de um prédio, muitas vezes).

Obs. 1: enquanto que a velocidade de uma onda depende unicamente do meio; a frequência da onda depende exclusivamente da fonte que a emitiu. Obs. 2: quanto maior a frequência de uma onda, maior é a energia dela; por esta razão, pode ser deletério a exposição humana a ondas de elevadas frequências como ondas de raio X e raio gama.