Faça um esboço do espectro eletromagnético, com as frequências indo desde zero a infinito, mostrando o comprimento de ondas de cada faixa, a frequência e a energia do fóton associado. Descreva brevemente as faixas do espectro de RF, o infravermelho, o espectro visível, Raios UV, Raios X e Radiação Gama. Quais as principais características e aplicações de cada faixa? Qual é a faixa de Micro-ondas e como ela é sub-dividida? Em que frequências operam a telefonia celular e as redes de wi-fi? E as comunicações ópticas?

Passo 1

O enunciado pede um esboço do espectro eletromagnético (comprimento de onda de zero a infinito), indicando para cada faixa o intervalo de comprimento de onda, frequência e energia de fóton, além de uma breve descrição de RF, infravermelho, visível, UV, Raios X e Gama, com características e aplicações. Também pede a definição da faixa de micro-ondas e suas subdivisões, as frequências usadas na telefonia celular, redes Wi-Fi e comunicações ópticas.

Passo 2

Para relacionar as grandezas usamos as equações básicas do eletromagnetismo: a velocidade da luz, a frequência e o comprimento de onda satisfazem
c = lambda,nu
A energia de um fóton é dada por Planck:
E = h,nu
onde c = 3,0times10^8,m/s e h = 6,626times10^-34,Jcdot s.

Passo 3

Esquema geral das faixas do espectro eletromagnético:

Passo 4

— Rádio Frequência (RF):
• Comprimento de onda: lambda>1,mm
• Frequência: nu<300,GHz
• Energia de fóton: E<1,2times10^-3,eV

Passo 5

— Infravermelho (IR):
0,7,µmµ
300,GHz
1,2times10^-3

Passo 6

— Espectro Visível:
0,4,µmµµ
430,THz
1,8

Passo 7

— Ultravioleta (UV):
10,nm
750,THz
3,1

Passo 8

— Raios X:
0,01,nm
30,PHz
124,eV

Passo 9

— Radiação Gama:
lambda<0,01,nm
nu>30,EHz
E>124,keV

Passo 10

Descrição resumida e aplicações:
• RF: comunicação rádio, TV, radar, sensoriamento remoto.
• IR: imagens térmicas, controles remotos, espectroscopia.
• Visível: visão humana, iluminação, fibras ópticas (banda próxima ao IR).
• UV: esterilização, espectroscopia, fotolitografia.
• Raios X: diagnóstico médico, difração de cristais.
• Gama: tratamento de câncer, segurança, radioastronomia.

Passo 11

Faixa de micro-ondas e subdivisões clássicas:
• L (1–2 GHz), S (2–4 GHz), C (4–8 GHz), X (8–12 GHz), Ku (12–18 GHz), K (18–27 GHz), Ka (27–40 GHz).

Passo 12

Frequências típicas:
• Telefonia celular: 700 MHz – 2,6 GHz
• Wi-Fi: 2,4 GHz, 5 GHz (e 6 GHz em Wi-Fi 6E)
• Comunicações ópticas (fibras): 200 THz – 230 THz (banda C, em torno de 1,55 µm)

Resposta

Esboço completo do espectro eletromagnético com faixas, intervalos de comprimento de onda, frequência e energia, descrição resumida de cada banda, subdivisão de micro-ondas, além das frequências de telefonia celular (700 MHz–2,6 GHz), Wi-Fi (2,4 GHz e 5 GHz) e comunicações ópticas (~200 THz).

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