• E o infravermelho dos controladores não atravessa o vidro?


  • Professor Lang, recentemente o senhor colocou uma publicação que o infravermelho - Vidro e radiação infravermelha: efeito estufa - é barrado por um vidro. Mas como é possível, por exemplo usarmos um controle de portão, que utilize o infravermelho,pois ele acaba acionando o portão mesmo que você esteja dentro do carro, não era para o vidro barrar a radiação? Obrigada





    Radiação infravermelha (IV) está contida em uma larga banda do espectro eletromagnético arbitrariamente definida com comprimentos de onda compreendidos entre 700 nm (frequência de 430 THz) e 1.000.000 nm (frequência de 300 GHz).


    A frequência dos controladores de portão é cerca de 0,5 GHZ, inferior a da radiação IV, portanto pertencendo já à faixa de onda de rádio. Entretanto como é fácil verificar, os controladores remotos que operam na faixa IV (a exemplo dos controladores de aparelhos eletrônicos residenciais) funcionam mesmo que se interponha entre eles e os aparelhos uma placa de vidro. Desta forma a dúvida, apesar de mal colocada em relaçao aos controladores de portões, é lícita em relação aos controladores na faixa de IV.


    Na postagem O infravermelho dos controladores remotos notamos que a radiação IV emitida pelos controladores está muito próxima do visível, podendo até ser detectada por câmaras fotográficas digitais conforme observa-se na imagem seguinte, mostrando "luzinhas brancas" no emissor IV do aparelho de controle.


    controle_remoto


    A radiação IV dos controladores remotos tem comprimento de onda de aproximadamente 1500 nm e o vidro é transparente a ela assim como também é para a luz.


    A radiação IV discutida na postagem Vidro e radiação infravermelha: efeito estufa é radiação térmica na temperatura ambiente (300 K) ou de corpos em temperaturas superiores a do ambiente, como por exemplo um forno de fogão (aproximadamente 600 K). O comprimento de onda modal a 300 K é cerca de 10.000 nm e a 600 K é 5.000 nm. Para esses comprimentos de onda, bem maiores do que o extremo superior do espectro visível, o vido é opaco.


    "Docendo discimus." (Sêneca)


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    Postagem do Prof. Alexandre Medeiros em 26/08/2017



    BREVES e ELEMENTARES CONSIDERAÇÕES CONCEITUAIS sobre a TRANSPARÊNCIA e a OPACIDADE dos MATERIAIS
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    Meu dileto amigo Fernando Lang da Silveira publica um instigante post em seu site do CREF respondendo a uma pergunta de um estudante sobre a razão de os livros didáticos de Física afirmarem que o VIDRO não permite que as ONDAS INFRAVERMELHAS o atravessem enquanto ele também observa que os aparelhos de CONTROLE REMOTO (que operam exatamente com ONDAS desse tipo) podem acionar os portões mesmo de dentro de um carro, mostrando assim que tais ondas, podem sim atravessar os vidros do mesmo.
    Fernando responde corretamente que as ONDAS operadas pelo aparelho de controle remoto atuam no limite da banda de sua definição arbitrária e conceitual e que portanto é esta questão sutil que ocasiona o aparente paradoxo.
    Sua breve e precisa resposta, entretanto, me leva considerar um estudante CRI CRI, desses inteligentes e perguntadores e que continuam a fazer perguntas, uma após a outra, tentando chegar ao fundo do poço de suas muitas dúvidas ou antes ao limite da paciência de seu professor. Rsrsrs ...


    Eis, portanto, o meu breve comentário feito no post do Fernando Lang:


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    Ótima RESPOSTA, caro amigo Fernando; mas me ocorre que um estudante inteligente poderia continuar o seu questionamento para um nível ainda mais fundamental e perguntar coisas como:
    O QUE torna, afinal, um objeto TRANSPARENTE ou OPACO?
    POR QUE e COMO a LUZ ATRAVESSA alguns objetos e não outros? E quanto aos outros tipos de ONDAS ELETROMAGNÉTICAS?
    Para responder estas questões fundamentais, nós precisamos entender melhor o que significam a TRANSPARÊNCIA e a OPACIDADE dos MATERIAIS.
    O que acontece com as ONDAS DE LUZ quando elas encontram OBJETOS?
    Eles ATRAVESSAM esses objetos?
    Elas são REFLETIDAS por esses objetos?
    Quando uma ONDA DE LUZ atinge a SUPERFÍCIE de um objeto, uma VARIEDADE DE COISAS pode ACONTECER. Uma dessas coisas é chamada de RESSONÂNCIA. Lembrem-se da RESSONÂNCIA ou do CASAMENTO DE FREQUÊNCIAS no caso elementar e MECÂNICO de uma pessoa que EMPURRA uma criança em um BALANÇO. NÃO importa apenas a FORÇA exercida e a ENERGIA transmitida pela mão que empurra ao balanço. É necessário, para haver uma ampliação da oscilação, que haja um casamento entre a FREQUÊNCIA de toques da mão e a frequência de oscilação do balanço. Isso determina um REFORÇO ou um FREIO no mesmo. Um processo mais ou menos semelhante de CASAMENTO DE FREQUÊNCIAS ocorre no caso da RESSONÂNCIA ELETROMAGNÉTICA com os MATERIAIS. Quando a RESSONÂNCIA ocorre entre uma ONDA DE LUZ e um OBJETO, o objeto ABSORVE a ENERGIA dessa ONDA DE LUZ.
    A ENERGIA da LUZ permanece dentro do objeto quando a RESSONÂNCIA ocorre; MAS e quando a RESSONÂNCIA não ocorre?
    O QUE ACONTECE com as ONDAS DE LUZ que são REFLETIDAS no objeto e com as que são TRANSMITIDAS através do objeto?
    É isso que está em jogo ao tentarmos compreender a TRANSPARÊNCIA e a OPACIDADE dos MATERIAIS.
    Um objeto é dito ser TRANSPARENTE quando a LUZ o atravessa sem ser DISPERSA ou ESPALHADA. O vidro pode ser transparente e a água limpa também. Embora a LUZ ATRAVESSE esses materiais, nós sabemos que eles também BLOQUEIAM outras coisas como o vento, as ondas sonoras e o movimentos de outros objetos em geral. Por exemplo, nós NÃO podemos caminhar através vidro.
    ENTÃO, COMO uma ONDA DE LUZ pode ATRAVESSAR o VIDRO sem ser ALTERADA?
    É precisamente esta questão que nos leva à consideração da RESSONÂNCIA!
    O que ocorre é que as ONDAS DE LUZ são ABSORVIDAS por um OBJETO quando a FREQUÊNCIA DA ONDA DE LUZ corresponde à FREQUÊNCIA DE RESSONÂNCIA DO OBJETO. A ABSORÇÃO ocorre quando nenhuma das ondas de luz é transmitida através do objeto. TRANSMISSÃO apenas significa a passagem de ondas eletromagnéticas através de um material. No caso de objetos que são TRANSPARENTES, todas as ONDAS DE LUZ o ATRAVESSAM. Objetos TRANSPARENTES exibem transmissão completa das ondas de luz através do objeto.
    Um objeto parece TRANSPARENTE porque as ONDAS DE LUZ passam inalteradas através do mesmo.
    MAS, O QUE REALMENTE acontece DENTRO dos MATERIAIS como o VIDRO quando uma onda de LUZ o ATRAVESSA?
    Sabemos que NÃO existem TÚNEIS que liguem um lado ao outro do MATERIAL e portanto esse suposto MODELO MECÂNICO ingênuo NÃO funcionaria.
    Então O QUE está ACONTECENDO?
    Acontece que QUANDO uma ONDA DE LUZ atinge a superfície do vidro, ela faz com que os ELÉTRONS VIBREM a uma certa FREQUÊNCIA. Esta FREQUÊNCIA, no caso do material ser o VIDRO, entretanto, NÃO é a sua FREQUÊNCIA DE RESSONÂNCIA; ou seja, ela NÃO é a FREQUENCIA DE RESSONANCIA do VIDRO. As VIBRAÇÕES ELETRÔNICAS causadas pela interação da superfície do material com as ondas de LUZ passam dos ÁTOMOS DA SUPERFÍCIE para os átomos vizinhos e depois para mais átomos interiores através da maior parte do vidro. A FREQUÊNCIA, entretanto, NÃO MUDA quando essas VIBRAÇÕES ELETRÔNICAS passam de um átomo para outro. Uma vez que esta ENERGIA trazida pela LUZ e cedida ao MATERIAL (neste caso, o VIDRO) chega ao outro lado do mesmo, ela é REEMITIDA a partir da sua SUPERFÍCIE OPOSTA.
    A ONDA DE LUZ efetivamente ATRAVESSA o VIDRO de forma INALTERADA.
    Como RESULTADO, nós podemos VER DIRETAMENTE ATRAVÉS do VIDRO, quase como se ele não estivesse lá. Ou seja, a TRANSPARÊNCIA de um MATERIAL ocorre por causa da TRANSMISSÃO DE ONDAS DE LUZ através da maior parte de um objeto sobre o qual a LUZ incide.
    Resumindo, as ONDAS DE LUZ são ABSORVIDAS quando RESSOAM com um OBJETO. Elas são TRANSMITIDAS quando PASSAM pelos ÁTOMOS de um objeto. Mas, e se uma ONDA DE LUZ não faz nenhuma dessas coisas? Quando uma ONDA DE LUZ NÃO é ABSORVIDA e NEM TRANSMITIDA por um objeto, então ela é REFLETIDA.
    A REFLEXÃO é uma MUDANÇA NA DIREÇÃO sofrida por uma ONDA quando esta atinge uma SUPERFÍCIE. A REFLEXÃO pode ser ESPECULAR (como em objetos lustrosos ou de superfície lisa) ou pode ser DIFUSA (como em objetos com superfícies rugosas).
    Em ambos os casos, a REFLEXÃO ocorre porque as VIBRAÇÕES DOS ELÉTRONS DE SUPERFÍCIE NÃO PASSAM sua ENERGIA através do material. Em vez disso, os ELÉTRONS da SUPERFÍCIE do MATERIAL que recebem a LUZ INCIDENTE sobre eles, VIBRAM UM POUCO e depois REEMITEM de volta a ENERGIA recebida para longe do material. QUANDO isso acontece, o objeto nos parece OPACO. Os MATERIAIS OPACOS, portanto, NÃO permitem a TRANSMISSÃO DE ONDAS DE LUZ. Em outras palavras, nós não conseguimos ver através de um objeto opaco. Só podemos ver a sua superfície justamente porque as ONDAS DE LUZ são REEMITIDAS a partir da superfície do mesmo de volta aos nossos olhos. A OPACIDADE ocorre por causa da REFLEXÃO das ONDAS DE LUZ a partir da superfície de um objeto.
    OUTRA QUESTÃO, mais complexa, relacionada com isso seria se perguntar sobre as diferentes CORES dos MATERIAIS OPACOS. Por que, por exemplo, um carro parece vermelho enquanto um outro parece azul? Este é um assunto ainda mais complexo, mas em breves termos, a COR dos MATERIAIS OPACOS está relacionada com a ABSORÇÃO SELETIVA de DIFERENTES COMPRIMENTOS DE ONDA DA LUZ VISÍVEL.
    Uma OUTRA QUESTÃO também relacionada com tudo isto é se perguntar, sobre o que ocorre no caso dos objetos que são TRANSLÚCIDOS (entre TRANSPARENTES e OPACOS). O que acontece, neste caso, quando a LUZ é DISPERSA à medida que ATRAVESSA um objeto? A DISPERSÃO DA LUZ está relacionada ao assunto da REFRAÇÃO, mas esta já seria uma OUTRA CONVERSA. Rsrsrs ..........


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    Comentário em 27/08/2017 do Prof. Emmanuel Marcel Favre-Nicolin


    As postagens do Fernando Lang da Silveira são realmente uma tentação para o debate! O contrário das platitudes dos terraplanistas. Alexandre Medeiros seus comentários são também uma tentação ao debate conceitual e a pesquisar o assunto! Dou destaque para o trecho no qual a transmissão da luz é explicada por uma vibrações eletrônicas que se propaga de uma superfície a outra o que lembra fortemente as antenas que recebem e emitem radiações eletromagnéticas o que talvez pode dar uma ideia da pergunta feita por Madge Bianchi Dos Santos a qual não me arriscarei a responder de maneira mais detalhada.
    Quando discutimos a OPACIDADE, a ESPESSURA do objeto também é um elemento importante ser considerado. No caso de objetos de vidro as espessuras costumam ser pequenas, variar pouco e assim só conhecemos vidros transparentes. É claro, não estou falando dos vitrais que com inclusões de íons de metais de transições se tornam coloridos a até opacos em concentrações relativamente fracas. A gente poderia falar do cobre que já era utilizado mil anos antes do cristo para colorir o vidro mas como isso não é o assunto vamos voltar a discutir os objetos transparentes. Um outro meio “transparente” é o ar. Dito de tal forma, o fato de ser TRANSPARENTE PARECE ser uma PROPRIEDADE INTRÍNSECA de um material mas de fato ela depende da espessura do objeto atravessada pela luz assim como do coeficiente de absorção do material o qual depende da frequência da luz. O ar, por exemplo, parece ser algo que a primeira vista tem cara de ser sempre transparente mas o que ocorre e que ele se tornar bem menos transparente a tal ponto que o sol fica avermelhado no por do sol enquanto atravessa uma camada de ar muito mais espessa do que quando o sol se encontre perto de zênite. A transparência é portanto um FENÔMENO e para entender a cor do sol, precisamos justamente não considerar a transparência como algo intrínseco, ou seja. Isso é um OBSTÁCULOS EPISTEMOLÓGICOS que pode ser um empecilhos a aprendizagem. Já me afastei do problema inicial que aborda a absorção de placas de vidros finas e “transparentes”. Transparente porém somente no visível como bem explicou Fernando Lang e não no infravermelho no qual o coeficiente de absorção aumente tanto que o vidro de alguns milímetros não é mais transparente e não deixa atravessar a radiação térmica recebida por trás dele. Assim a placa de vidro só emite sua própria radiação térmica, ou seja, o termômetro infravermelho detecta uma temperatura ambiante. Brilhante explicação e ideia do Fernando Lang que precisa ser divulgada nas escolas. Me parece que ela pode ser é um tanto desafiadora para um docente que mal conhece os fenômenos ópticos. O fato de grande prpoporções dos livros de ensino médio só conter um nível de explicação baseado em categorizações simplificadas com as categorias transparentes, opacas e translúcidas não ajudem a superar o obstáculo epistemólogico da primeira impressão de um objeto aparentemente (intrinsecamente) transparente e ainda menos ajuda a passar para outra categoria ONTOLÓGICA para entender o FENÔMENO ocorrendo...






    Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/



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