Radiação produzida artificialmente

Para entender como funciona cada radiação produzida de forma artificial vamos fazer, quando for interessante, um breve passeio pela história do homem na descrição de cada tipo de radiação.

As radiações infravermelha e luminosa

A necessidade fez com que os seres humanos fossem obrigados a produzir alguns tipos de radiação. Tudo começou com o homem primitivo que sobrepujou o medo para conseguir produzir fogo. Este era uma fonte de radiação térmica e luminosa (infravermelha e luz visível) que ajudou o homem a sobreviver e desenvolver suas habilidades. A era industrial fez com que esses dois tipos de radiação fossem muito desenvolvidos.

A radiação infravermelha hoje é usada para diversos fins. Em nossos lares, por exemplo, na secagem de objetos, na preparação de alimentos, no aquecimento ambiente etc. A construção de dispositivos que transformam radiação infravermelha em luz visível possibilitou grandes avanços nas áreas de segurança e de pesquisa, uma vez que com câmeras ou lentes de infravermelho qualquer ser que emita calor pode ser localizado, mesmo que não haja luz no local que ele se encontra.

A radiação luminosa também teve grande desenvolvimento depois da descoberta da eletricidade, e a partir daí a vida humana modificou-se, pois as horas de trabalho puderam se estender. A lâmpada, que é um dispositivo capaz de emitir luz visível, era inicialmente incandescente, mas hoje é possível encontrar lâmpadas com princípios de funcionamento, tamanhos e formatos muito diferentes e com vários propósitos de utilização. Hoje nos parece impossível viver sem uma boa fonte de luz!

A luz visível é obtida através da transição de um elétron de um átomo. Este elétron, que se encontra em um nível de energia maior decai para nível de energia menor. Para fazer essa mudança de níveis, o elétron deve perder energia, que corresponde exatamente à diferença de energia desses dois níveis. Ele perde essa energia emitindo um fóton, cuja energia está na região da luz visível. Para mais detalhes sobre esse processo leia o artigo Como funcionam as lâmpadas fluorescentes.

O laser é um dispositivo que controla as propriedades da luz que foi produzida por ele. Para o caso específico deste dispositivo podemos dizer que a luz gerada ali tem características muito específicas, por isso o feixe de luz produzido por um laser pode ser usado em inúmeras áreas. Provavelmente esse é o tipo de radiação eletromagnética mais difundido e diversificado. Dentre as aplicações mais usadas podemos citar o apontador laser (“caneta” usada para apontar detalhes em apresentações), leitores de CD e DVD, impressoras a laser, além disso há ainda importantes aplicações na medicina, na indústria, na estética, no comércio, etc. Todo o processo de produção de um feixe de laser é explicado em detalhes no artigo Como funciona o laser.

Radiação ultravioleta (UV) produzida pelo homem

A radiação UV é produzida exatamente da mesma forma que a radiação luminosa, apenas com a diferença que a energia do fóton de UV emitido é maior que a energia do fóton de luz visível. Assim é possível construir alguns dispositivos que emitam radiação UV.

O primeiro deles é a lâmpada de luz negra. Essa luz geralmente é usada para entretenimento, pois dá um efeito fluorescente em roupas brancas. A luz negra corresponde à radiação tipo UVA.

As lâmpadas fluorescentes comuns também emitem uma pequena quantidade de radiação UV, uma vez que elas possuem um pouco de mercúrio dentro do tubo. Para mais detalhes leia o artigo Como funcionam as lâmpadas fluorescentes. Assim quando passamos algum tempo sob uma luz fluorescente devemos tomar o cuidado de proteger nossa pele.
Uma fonte de radiação UVC são as lâmpadas de descarga de mercúrio, que são utilizadas em hospitais para a esterilização de objetos.

Outra fonte de radiação ultravioleta dos tipos A e B são as câmaras de bronzeamento artificial, sendo que as quantidades de UVA dessas máquinas são maiores do que aquelas que chegam à Terra, provenientes do Sol. Assim todos os malefícios (citados na seção anterior) que os raios UVA e UVB provocam são válidos para quem se bronzeia artificialmente.

Radiação X

A primeira forma de radiação eletromagnética produzida artificialmente foi o raio X. Isto ocorreu em 1895, quando Roentgen (engenheiro mecânico e professor de física na Universidade de Würzburg, na Alemanha) estudava o que ocorria com um feixe de raios catódicos ao atingir um alvo sólido. Esse tipo de radiação recebeu de seu descobridor este nome porque até então sua natureza era desconhecida. Os raios X são produzidos em um alvo, que se encontra dentro de um tubo de raios X (em vácuo).

Neste mesmo tubo os elétrons do feixe são acelerados por uma diferença de potencial de milhares de volts e freados no alvo. Esta desaceleração provoca uma grande perda na energia cinética de cada elétron - e de acordo com a física clássica, provoca a emissão de uma radiação eletromagnética, o raio X. Por ter um comprimento de onda bastante pequeno é uma radiação muito penetrante, pouco ionizante e pode atravessar, sem grande absorção, meios materiais com espessura razoável.
O raio X também tem a propriedade de sensibilizar filmes fotográficos. Assim ele se tornou uma ferramenta muito importante na investigação diagnóstica. Este tipo de radiação também é usado hoje na indústria, em aeroportos e no meio bélico, por meio de scanners de raio X.

Aceleradores de partículas

É possível obter elementos radioativos não-naturais através do bombardeio de partículas subatômicas sobre átomos não-radioativos. Os primeiros a fazer isto foram Irène Joliot-Curie e seu marido Frédéric Joliot, o que lhes valeu o Prêmio Nobel de Química de 1935. Eles utilizaram uma fonte natural de partículas alfa que ao incidir sobre alumínio e boro produziu fósforo-30 e nitrogênio-13 (na natureza os nuclídeos estáveis desses elementos são fósforo-31, nitrogênio-14 e nitrogênio-15, este último com apenas 0,37% de probabilidade).

O progresso da radioatividade artificial foi bastante grande, principalmente depois do desenvolvimento dos aceleradores de partículas, que possibilitaram a aceleração de feixes de inúmeras partículas, com diferentes energias cinéticas. Hoje radionuclídeos artificiais são usados em inúmeras áreas, sendo algumas delas: conservação de alimentos, esterilização de materiais cirúrgicos, produção de novas variedades de plantas, medicina etc.

Aqui cabe ressaltar que a radioatividade artificial também pode ocorrer em aceleradores de partículas mesmo quando esta não é desejada, pois dependendo do elemento usado como feixe e/ou como alvo e da velocidade do feixe, é possível obter radioatividade durante um tempo bastante curto ou longo. Por exemplo, um feixe de prótons, ao colidir com as fendas de colimação do acelerador, e que tenham ferro em sua composição, podem criar elementos radioativos ao interagir com os núcleos de ferro. Nesse caso é criada uma “fonte radioativa” que possui uma longa duração (aproximadamente 270 dias). Por outro lado, de forma geral, colisões de partículas do feixe com as paredes do tubo do acelerador podem gerar radiação que desaparece assim que o feixe é interrompido.

Ondas de rádio

Graças à necessidade que o homem tem de se comunicar, este tipo de radiação se tornou essencial na vida moderna.

No século 19, começaram a ser estudados os meios para que as ondas de rádio fossem compreendidas e utilizadas, mas esta radiação tornou-se tão difundida graças a várias invenções que foram aprimoradas ao longo dos anos, entre elas estão o microfone, o alto-falante, o circuito elétrico, o transmissor e o receptor dessas ondas, etc.

As ondas de rádio abrangem uma região de comprimento de onda extensa, sendo que os valores desses comprimentos de onda são bastante grandes quando comparados aos das outras ondas eletromagnéticas, assim seu poder de penetração não é grande.

No caso de radiações eletromagnéticas como raios X, raios gama, luz visível, radiação ultravioleta as fontes têm tamanhos nucleares ou atômicos, mas no caso das ondas de rádio a fonte possui dimensões macroscópicas.
O transmissor deste tipo de ondas converte sinais analógicos ou digitais de ondas sonoras em ondas eletromagnéticas, que são enviadas para longe dele através de uma antena de transmissão.

Já o receptor desse tipo de radiação utiliza uma antena receptora, que capta a radiação eletromagnética enviada e a transforma em sinais digitais ou elétricos. Consulte o artigo: Como funciona o rádio para ter informações mais detalhadas sobre os processos citados.

Depois da radiação luminosa esta é a radiação mais usada e difundida em nossos dias. Uma pequena lista dos inúmeros aparelhos que utilizam as ondas de rádio e que usamos todos os dias é mostrada aqui. Dessa lista constam: babás eletrônicas, telefones sem fio e celulares, controles remotos de portões automáticos de garagem, radioamador, colares para a localização de animais selvagens, controles remotos de brinquedos, receptores GPS, transmissores de TV, radares, fornos de microondas, etc. O interessante neste tipo de radiação é que cada tecnologia possui uma banda de comprimento de onda (ou como se usa nesta área, de freqüência).

A próxima seção trata da radiação ionizante e lá vamos ver os efeitos e os usos que este tipo de radiação provoca.