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
A energia de um fóton é dada por Planck:
onde
e
.
Passo 3
Esquema geral das faixas do espectro eletromagnético:
Passo 4
— Rádio Frequência (RF):
• Comprimento de onda:
• Frequência:
• Energia de fóton:
• Comprimento de onda:
• Frequência:
• Energia de fóton:
Passo 5
— Infravermelho (IR):
•
•
•
•
•
•
Passo 6
— Espectro Visível:
•
•
•
•
•
•
Passo 7
— Ultravioleta (UV):
•
•
•
•
•
•
Passo 8
— Raios X:
•
•
•
•
•
•
Passo 9
— Radiação Gama:
•
•
•
•
•
•
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.
• 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).
• 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)
• 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).