Espectro Eletromagnético O Espectro Eletromagnético (EM) contem o intervalo completo das radiações EM. O espectro é considerado a principal fonte de energia para imagens, apesar de existirem outras como: Acústica, Ultrasônica e Eletrônica (por meio de feixes de elétrons). As imagens baseadas nessas radiações EM são as mais comuns, principalmente as imagens de Raio X e a da banda (intervalo do Espectro EM) Visível. As ondas EM podem ser interpretadas como ondas senoidais que se propagam, ou então, como partículas sem massa deslocando-se em padrão ondulatório, onde cada partícula dessas contém certa quantidade de energia, que denominamos fótons. fótons. Para informação, na figura seguinte é apresentada uma escala do espectro EM com relação à energia de um fóton. fóton. As bandas do Espectro EM não são distintas, mas sim se apresentam com uma suave transição de uma para outra. O espectro pode ser expresso por energia, mas existem outras duas maneiras de expressar esse espectro. O comprimento de onde (λ), expresso em μm, e a freqüência (f ), expresso em Hz. Se relacionam por meio da expressão [λ = c / f ], onde c é a velocidade da luz (c = 299.792.458 m/s). Já a energia, é dada por [E = h * f], onde h é a constante de Planck (h = 6,626 * 10-34 Js). Com isso, verificamos que a energia é proporcional a freqüência e inversamente proporcional ao comprimento de onda. Abaixo podemos ver uma representação do Espectro EM:
Figura 01
Radiação ionizante: é a radiação que possui energia suficiente para ionizar átomos e moléculas. É o transporte de energia de um ponto a outro do espaço, por meio de um campo periódico ou por particula sub atômica. Pode danificar nossas células e afetar o material genético (DNA), causando doenças graves (por exemplo: câncer), levando até a morte. A radiação eletromagnética ultravioleta (excluindo a faixa inicial da radiação ultravioleta) ou mais energética é ionizante. Partículas como os elétrons e os prótons que possuam altas energias também são ionizantes. São exemplos de radiação ionizante as partículas alfa, partículas beta (elétrons e protons), os raios gama, raios-x e neutrons.
Radiações não ionizantes: são as radiações de frequência igual ou menor que a da luz (abaixo, portanto, de ~8x1014Hz (luz violeta)). Geralmente a faixa de frequência mais baixa do UV (UV-A ou UV próximo) também é considerada não ionizante ainda que ela e até mesmo a luz pode ionizar alguns átomos. Elas não alteram o átomo mas mesmo assim, algumas, podem causar problemas de saúde. Está demonstrado, por exemplo, que as microondas podem causar, além de queimaduras, danos ao sistema reprodutor. Existem também estudos sobre danos causados pelas radiações dos monitores de computador CRT (Cathode Ray Tube, Tubo de Raios Catódicos) por radiações emitidas além da radiação celulares, radiofreqüências, e até da rede de distribuição de 60Hz.
Figura 02
X,
Raio Gama: Muito utilizado em Medicina Nuclear e em Observações Astronômicas. Na medicina, ele é utilizado aplicando-se isótopos radioativos no paciente, esse isótopos emitem pósitron(anti-elétron) que ao colidirem com os elétrons do organismo emitem vários raios gamas. Na figura 02 são mostradas duas figuras resultantes da aplicação do raio gama, sendo que na segunda figura 03, são detectados dois tumores no paciente (na cabeça e no pulmão).
Raio
X: Utilizado
principalmente em diagnóstico médico, podendo ser utilizado também na indústria e na astronomia. Sua utilização na indústria e medicina são semelhantes, ela consiste em utilizar tubos de cátodo e ânodo. Aquecendo-se o cátodo, o mesmo libera elétrons,
Figura 03
que vão colidir-se com os ânodos, liberando energia em forma de radiação de raio X.
Raio Ultravioleta: Muito utilizada em Litografia, Microscopia de Fluorescência, Indústria, Lasers, Imagens Biológicas e Astronomia. Na Microscopia, a luz ultravioleta (que não é visível) apresenta visibilidade apenas quando um fóton dessa radiação colide com elétrons do material fluorescente. Após a colisão a luz é emitida a um nível de energia mais baixo que a banda visível, fazendo com que a luz brilhe contra um fundo escuro com contraste suficiente para apresentar a
Figura 04
visibilidade. Na figura 05 temos uma imagem representando a aplicação da radiação Ultravioleta.
Espectro Visível: Em 1966, Isaac Newton descobriu que quando um feixe de luz solar passa por um prisma de vidro, o feixe emergente não consiste de uma luz branca, mas sim de um espectro de cores que varia do violeta ao vermelho. Essa luz emergente é a responsável pelo tipo particular de radiação EM que é visível ao
Figura 05
olho humano. Existem dois tipos de luz: 1. Luz Monocromática (Acromática: é a luz sem cor. Ela possui um único atributo que é a intensidade, que varia do preto ao branco, com vários níveis de cinza. As imagens de formato .pgm são imagens monocromáticas. 2. Luz Cormática: é a colorida, descrita por 3 medidas básicas:
Figura 06
Radiância – quantidade de energia emitida pela fonte de luz. É medida em watts (w); Luminância – quantidade de energia que o observador percebe da fonte de luz. É medida em lumens (Lm); Brilho – é o descritor subjetivo da percepção da luz. É um dos fatores principais para descrição das cores. A banda visível cobre a faixa de 0,43 μm à 0,79 μm, e por conve niência essa
faixa é dividida em 6 regiões Laranja, Vermelho (nessa ordem).
(cores):
Violeta,
Azul,
Verde,
Amarelo,
Nenhuma dessas regiões termina abruptamente de uma para outra, mas sim se misturam gradativamente à próxima. As cores que percebemos num objeto não são determinadas pela luz emitida, mas sim pela luz refletida. Quando um corpo reflete luz com todos os comprimentos de onda equilibrados, esse corpo apresenta-se na cor branca.
Raio Infravermelho: Junto com o espectro visível são as mais rotineiras e utilizadas em várias aplicações. O uso do raio Infravermelho é frequentemente encontrado combinado com o Espectro visível. Essa combinação pode ser vista em Microscopia Ótica, Astronomia, Sensoriamento Remoto, Policiamento, entre outros. Um exemplo de sensoriamento remoto é a transmissão de imagens da Terra, através de satélites. Um deles seria o satélite LandSat, da NASA, que é expresso em comprimento de onda. Esse satélite é capaz de registrar vários fenômenos da natureza, dando destaque a determinadas fenômenos. Esse
“destaque”
varia
de
comprimento
de onda para comprimento de onda. Por exemplo, caso desejemos dar preferência a água utilizaremos o comprimento de onda X, caso daremos prioridade para vegetação utilizaremos o comprimento de onda Y. A tabela abaixo mostra o comprimento de onda e o que ele prioriza e na imagem podemos ver o Olho do Furacão Catrina, como exemplo da radiação Infravermelho. Figura 07
Ondas
de
Rádio: Utilizada principalmente em Ressonância Magnética, a
aplicabilidade dessa radiação consiste em posicionar o paciente entre um poderoso Íma e um Emissor de ondas de rádio. Ao serem emitidas, as ondas passam pelo corpo do paciente em pulsos curtos em direção ao ímã. Para cada pulso emitido, o tecido do paciente manda um pulso-resposta correspondente.
Micro-Ondas: Muito
utilizado em radares, esse tipo de radiação captura imagens em qualquer lugar a qualquer hora, independente do clima e das condições de iluminação. Em muitos casos, é a única forma de explorar regiões inacessíveis e que o infravermelho não é capaz de detectar. O sistema de imagens Figura 08 utiliza a própria iluminação para conseguir isso, onde essa iluminação é formada pelos pulsos de micro-ondas (Figura 08).
