The electromagnetic spectrum · O espectro eletromagnético
| English | Português |
|---|---|
| electromagnetic waves/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk weɪvz/ | ondas eletromagnéticas |
| spectrum/ˈspektrəm/ | espectro |
| vacuum/ˈvækjuːm/ | vácuo |
| microwave/ˈmaɪkrəʊweɪv/ | micro-ondas |
| infrared/ˌɪnfrəˈred/ | infravermelho |
| ultraviolet/ˌʊltrəˈvaɪəlɪt/ | ultravioleta |
| gamma/ˈɡæmə/ | gama |
All the same family
- Radio, the heat from a fire, sunburn, a hospital X-ray — all are electromagnetic waves 电磁波.
- They differ only in wavelength (and so frequency).
- One family, one spectrum 光谱.
Todos da mesma família
- Rádio, o calor de um fogo, queimadura solar, um raio-X hospitalar — todos são ondas eletromagnéticas 电磁波.
- Diferem apenas em comprimento de onda (e assim em frequência).
- Uma família, um espectro 光谱.
What they share
- All EM waves are transverse.
- In a vacuum 真空 they all travel at the same speed, $c = 3.00 \times 10^{8}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
The electromagnetic spectrum
O que eles compartilham
- Todas as ondas EM são transversais.
- No vácuo 真空 todas viajam na mesma velocidade, $c = 3.00 \times 10^{8}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
O espectro eletromagnético
Slide across the spectrum · Deslize ao longo do espectro
Radio waves, visible light and gamma rays are all the same wave — only the wavelength changes, and with it the frequency, photon energy and everyday use. · Ondas de rádio, luz visível e raios gama são a mesma onda — apenas o comprimento de onda muda, e com ele a frequência, a energia do fotão e a aplicação quotidiana.
All electromagnetic waves are transverse. · Todas as ondas eletromagnéticas são transversais.
Yes — every EM wave is transverse, and all travel at $c$ in a vacuum. · Sim — toda onda EM é transversal, e todas viajam a $c$ no vácuo.
In a vacuum, which EM wave travels the fastest? · No vácuo, qual onda EM viaja mais rápido?
In a vacuum every EM wave travels at $c = 3.0 \times 10^{8}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$. · No vácuo, toda a onda EM viaja a $c = 3.0 \times 10^{8}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
What do all electromagnetic waves share? Select all · todos that apply. · O que todas as ondas eletromagnéticas partilham? Selecione todas as opções aplicáveis.
Needing no medium is exactly what lets sunlight cross space. Being transverse is what makes every one of them polarisable, unlike sound. · Não precisar de meio é exatamente o que permite à luz solar atravessar o espaço. Ser transversal é o que torna cada uma delas polarizável, ao contrário do som.
The spectrum in order
- From long to short wavelength: radio · microwave 微波 · infrared 红外线 · visible · ultraviolet 紫外线 · X-ray · gamma 伽马.
- As wavelength decreases, frequency increases.
O espectro em ordem
- Do maior para o menor comprimento de onda: rádio · micro-ondas 微波 · infravermelho 红外线 · visível · ultravioleta 紫外线 · raios-X · gama 伽马.
- À medida que o comprimento de onda diminui, a frequência aumenta.
Put these in order of increasing frequency (lowest first). · Coloque estas em ordem de frequência crescente (a mais baixa primeiro).
Frequency rises as wavelength falls: radio (longest) → microwave → visible → X-ray (much shorter). · A frequência aumenta à medida que o comprimento de onda diminui: rádio (mais longo) → micro-ondas → visível → raio-X (muito mais curto).
Put the electromagnetic spectrum in order of increasing wavelength. · Coloque o espectro eletromagnético em ordem de comprimento de onda crescente.
Increasing wavelength is decreasing frequency and decreasing photon energy, so the same list read backwards answers all three questions. · Comprimento de onda crescente é frequência decrescente e energia de fotão decrescente, logo a mesma lista lida ao avés responde a todas as três questões.
Wavelengths and the link
- Learn the orders of magnitude: radio $> 10^{-1}\ \text{m}$; microwave $10^{-1}$ to $10^{-3}\ \text{m}$; infrared $10^{-3}$ to $7 \times 10^{-7}\ \text{m}$; visible $400$–$700\ \text{nm}$; ultraviolet $4 \times 10^{-7}$ to $10^{-8}\ \text{m}$; X-rays $10^{-8}$ to $10^{-13}\ \text{m}$; gamma below about $10^{-10}\ \text{m}$.
- Visible light is the narrow band $400$–$700\ \text{nm}$ — violet at the short end, red at the long end.
- Switch between $\lambda$ and $f$ with $c = f\lambda$.
Comprimentos de onda e a ligação
- Aprenda as ordens de magnitude: rádio $> 10^{-1}\ \text{m}$; micro-ondas $10^{-1}$ a $10^{-3}\ \text{m}$; infravermelho $10^{-3}$ a $7 \times 10^{-7}\ \text{m}$; visível $400$–$700\ \text{nm}$; ultravioleta $4 \times 10^{-7}$ a $10^{-8}\ \text{m}$; Raios-X $10^{-8}$ a $10^{-13}\ \text{m}$; gama abaixo de cerca de $10^{-10}\ \text{m}$.
- Luz visível é a faixa estreita $400$–$700\ \text{nm}$ — violeta na extremidade curta, vermelho na extremidade longa.
- Alterne entre $\lambda$ e $f$ usando $c = f\lambda$.
Visible light has wavelengths of roughly: · A luz visível tem comprimentos de onda de aproximadamente:
About $400\ \text{nm}$ (violet) to $700\ \text{nm}$ (red) — a tiny slice of the whole spectrum. · Cerca de $400\ \text{nm}$ (violeta) a $700\ \text{nm}$ (vermelho) — uma fatia minúscula do espectro inteiro.
A radio wave has wavelength $3.0\ \text{m}$. What is its frequency, in MHz? (Use $c = 3.0 \times 10^{8}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.) · Uma onda de rádio tem comprimento de onda $3.0\ \text{m}$. Qual é a sua frequência, em MHz? (Use $c = 3.0 \times 10^{8}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.)
$f = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3.0 \times 10^{8}}{3.0} = 1.0 \times 10^{8}\ \text{Hz} = 100\ \text{MHz}$.
Naming the region
- Exam questions give a wavelength or a frequency and ask which region. Convert to wavelength if needed, then place it on the ladder.
- Just below $400\ \text{nm}$ is ultraviolet; just above $700\ \text{nm}$ is infrared.
- X-rays and gamma rays overlap in wavelength — they are told apart by where they come from (X-rays from electrons, gamma from nuclei), so either name can be right in the overlap.
Nomeando a região
- Questões de exame fornecem um comprimento de onda ou uma frequência e pedem qual região. Converta para comprimento de onda se necessário, depois posicione-o na escada.
- Logo abaixo de $400\ \text{nm}$ está o ultravioleta; logo acima de $700\ \text{nm}$ está o infravermelho.
- Raios-X e raios gama se sobrepõem em comprimento de onda — são distinguidos por onde vêm (raios-X de elétrons, gama de núcleos), então qualquer nome pode estar correto na sobreposição.
An electromagnetic wave has a wavelength of 500 nm. What is its frequency, in units of 1e14 Hz? · Uma onda eletromagnética tem um comprimento de onda de 500 nm. Qual é a sua frequência, em unidades de 1e14 Hz?
f = c/lambda = 3.00e8/5.00e-7 = 6.0e14 Hz, in the green of the visible band. Convert nm to m before dividing. · f = c/lambda = 3.00e8/5.00e-7 = 6.0e14 Hz, na faixa verde da luz visível. Converta nm para m antes de dividir.
Worked example: which region, and what period?
(a) A laser emits waves of wavelength $8.1 \times 10^{-8}\ \text{m}$. (b) A satellite link uses $12\ \text{GHz}$. Name each region and find the period of the satellite waves in picoseconds.
- (a) $8.1 \times 10^{-8}\ \text{m} = 81\ \text{nm}$, which is below $400\ \text{nm}$ but above $10^{-8}\ \text{m}$: ultraviolet. Its frequency is $f = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3.00 \times 10^{8}}{8.1 \times 10^{-8}} = 3.7 \times 10^{15}\ \text{Hz}$.
- (b) $\lambda = \dfrac{c}{f} = \dfrac{3.00 \times 10^{8}}{12 \times 10^{9}} = 0.025\ \text{m}$: a few centimetres, so microwave.
- Period: $T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{12 \times 10^{9}} = 8.3 \times 10^{-11}\ \text{s} = 83\ \text{ps}$.
- Check: $1\ \text{ps} = 10^{-12}\ \text{s}$, so divide by $10^{-12}$ to convert — an answer of $0.083\ \text{ps}$ means the prefix was applied the wrong way.
Exemplo resolvido: qual região, e qual período?
(a) Um laser emite ondas de comprimento de onda $8.1 \times 10^{-8}\ \text{m}$. (b) Um enlace satelital usa $12\ \text{GHz}$. Nomeie cada região e encontre o período das ondas do satélite em picosegundos.
- (a) $8.1 \times 10^{-8}\ \text{m} = 81\ \text{nm}$, que está abaixo de $400\ \text{nm}$ mas acima de $10^{-8}\ \text{m}$: ultravioleta. Sua frequência é $f = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3.00 \times 10^{8}}{8.1 \times 10^{-8}} = 3.7 \times 10^{15}\ \text{Hz}$.
- (b) $\lambda = \dfrac{c}{f} = \dfrac{3.00 \times 10^{8}}{12 \times 10^{9}} = 0.025\ \text{m}$: alguns centímetros, então micro-ondas.
- Período: $T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{12 \times 10^{9}} = 8.3 \times 10^{-11}\ \text{s} = 83\ \text{ps}$.
- Verificação: $1\ \text{ps} = 10^{-12}\ \text{s}$, então divida por $10^{-12}$ para converter — uma resposta de $0.083\ \text{ps}$ significa que o prefixo foi aplicado incorretamente.
An electromagnetic wave has a wavelength of $5.0 \times 10^{-9}\ \text{m}$. Which region of the spectrum is it in? · Uma onda eletromagnética tem um comprimento de onda de $5.0 \times 10^{-9}\ \text{m}$. Em qual região do espectro ela se encontra?
$5.0 \times 10^{-9}\ \text{m} = 5\ \text{nm}$ — shorter than $10^{-8}\ \text{m}$ (the bottom of the ultraviolet range), so X-rays. · $5.0 \times 10^{-9}\ \text{m} = 5\ \text{nm}$ — menor que $10^{-8}\ \text{m}$ (o fundo da faixa ultravioleta), portanto raios-X.
Microwaves in a satellite link have a frequency of $12\ \text{GHz}$. What is their period, in ps? · Micro-ondas em um enlace satelital têm uma frequência de $12\ \text{GHz}$. Qual é o seu período, em ps?
$T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{12 \times 10^{9}} = 8.3 \times 10^{-11}\ \text{s}$, and $1\ \text{ps} = 10^{-12}\ \text{s}$, so $T = 83\ \text{ps}$. · $T = \dfrac{1}{f} = \dfrac{1}{12 \times 10^{9}} = 8.3 \times 10^{-11}\ \text{s}$, e $1\ \text{ps} = 10^{-12}\ \text{s}$, então $T = 83\ \text{ps}$.
$c = 3.00 \times 10^{8}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ is the speed in a vacuum (air is close enough). In glass or water the wave slows down and its wavelength shortens, but its frequency stays the same — frequency is fixed by the source. And the order of the spectrum by frequency is the reverse of the order by wavelength.
$c = 3.00 \times 10^{8}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ é a velocidade no vácuo (o ar é suficiente próximo). Em vidro ou água a onda desacelera e seu comprimento de onda encurta, mas sua frequência permanece a mesma — a frequência é fixada pela fonte. E a ordem do espectro por frequência é o inverso da ordem por comprimento de onda.
When light passes from air into glass, its speed and wavelength both decrease but its ____ does not change. · Quando a luz passa do ar para o vidro, sua velocidade e comprimento de onda diminuem, mas sua ____ não muda.
Frequency is set by the source. Since $v = f\lambda$, a smaller $v$ with the same $f$ means a smaller $\lambda$. · A frequência é determinada pela fonte. Como $v = f\lambda$, um $v$ menor com o mesmo $f$ significa um $\lambda$ menor.
Recognise them by their uses
- Radio: broadcasting. Microwave: phones, satellite links, ovens. Infrared: remote controls, thermal imaging, heating.
- Visible: seeing, fibre-optic signals. Ultraviolet: fluorescence, sterilising, sunburn.
- X-rays: medical imaging. Gamma: sterilising equipment, treating cancer.
Reconheça-os pelos seus usos
- Rádio: transmissão. Micro-ondas: telefones, enlaces satelitais, fornos. Infravermelho: controles remotos, imagens térmicas, aquecimento.
- Visível: visão, sinais de fibra óptica. Ultravioleta: fluorescência, esterilização, queimaduras solares.
- Raios-X: imagem médica. Gama: esterilização de equipamentos, tratamento de câncer.
You've got it
- all EM waves are transverse and travel at $c = 3.0 \times 10^{8}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ in a vacuum
- order by wavelength: radio → microwave → IR → visible → UV → X-ray → gamma (frequency runs the other way)
- visible light is $400$–$700\ \text{nm}$; use $c = f\lambda$ and $T = \dfrac{1}{f}$ to name a region
Entendeu?
- todas as ondas EM são transversais e viajam a $c = 3.0 \times 10^{8}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ no vácuo
- ordem por comprimento de onda: rádio → micro-ondas → IR → visível → UV → raios-X → gama (a frequência segue o caminho contrário)
- luz visível é $400$–$700\ \text{nm}$; use $c = f\lambda$ e $T = \dfrac{1}{f}$ para nomear uma região