O que radiação eletromagnética? Qual a relação entre frequência, comprimento de onda e energia?

Passo 1

Beleza, a questão tá perguntando o que é radiação eletromagnética e como frequência, comprimento de onda e energia se encaixam nisso. O conteúdo é Física de Ondas e Fotônica: vamos precisar saber que a luz (e todo tipo de radiação eletromagnética) se comporta como onda, tem velocidade fixa no vácuo, e que cada “pacotinho” dessa onda (o fóton) carrega uma energia. As fórmulas que vamos usar são:
  • c = λ·ν
  • E = h·ν

Passo 2

Primeiro, o que é radiação eletromagnética?
Pensa num par de campos — elétrico e magnético — que vibram juntos, se propagando pelo espaço sem precisar de um meio material. Isso pode ser luz visível, raio-X, micro-ondas, rádio… tudo isso é radiação eletromagnética. A grande sacada é que, no vácuo, essa “ondeza” sempre viaja na velocidade da luz, que chamamos de c (aprox. 3×10^8 m/s).

Passo 3

Agora, frequência (ν) e comprimento de onda (λ) são como “irmãos de dança”:
  • Comprimento de onda λ é o tamanho de um ciclo completo da onda (distância entre dois picos).
  • Frequência ν é quantos ciclos passam por um ponto a cada segundo (em hertz, Hz).
    Eles se relacionam pela fórmula
c = lambda ,nu
Ou seja, se a frequência aumenta, o comprimento de onda diminui, já que c é constante.

Passo 4

Energia do fóton: a ideia é que a radiação vem em pacotinhos (fótons), cada um com energia proporcional à frequência. O cara que descobriu isso foi o Planck, e a fórmula é
E = h,nu
onde h é a constante de Planck (≈ 6,63×10^-34 J·s). Logo, mais frequência = mais energia por fóton.

Passo 5

Às vezes a gente quer energia em função de λ em vez de ν. Basta usar c = λν em E = hν:
nu = clambda longrightarrow E = h,clambda = h,clambda
Pronto: energia inversamente proporcional ao comprimento de onda.

Resposta

Radiação eletromagnética é a propagação de campos elétrico e magnético oscilantes no espaço. Frequência (ν) e comprimento de onda (λ) se ligam por c = λ·ν, e cada fóton carrega energia dada por E = h·ν (ou E = h·c/λ).

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