Após o breve embasamento teórico sobre a radiação não ionizante, apresentaremos nas próximas postagens descrições mais detalhadas sobre as diferentes formas de radiação deste tipo. Neste post, abordaremos as radiações ultravioleta (UV), visível e infravermelha (IV).
Na figura acima, apresentamos novamente o espectro eletromagnético. Nota-se que a radiação UV aparece no limite do espectro entre as radiações ionizantes e não ionizantes, sendo o tipo de radiação não ionizante com menor comprimento de onda (100 nm a 400 nm). Apresentando alta energia, ela é particularmente perigosa, pois normalmente o aparecimento de sintomas não é imediato quando há exposição excessiva. O sol, a luz negra, arcos de solda, e lasers UV são exemplos comuns de radiação UV.
A faixa seguinte consiste na luz visível, em que as diferentes frequências visíveis do espectro eletromagnético são “vistas” pelos nossos olhos como diferentes cores. Fontes naturais comuns que produzem radiação visível incluem o sol e o fogo. Fontes artificiais incluem lâmpadas para iluminação, projetores, telas, luzes indicadoras, arcos de solda e lasers.
No outro limite do espectro de luz visível, está a radiação infravermelha (IV) que possui comprimento de onda acima de 780 nm (até 1 mm) e é invisível aos nossos olhos. Porém, a pele e os olhos absorvem essa radiação sob forma de calor. Trabalhadores normalmente notam exposição excessiva através da sensação de calor e dor. As fontes deste tipo de radiação incluem fornos, lâmpadas de calor, e lasers infravermelhos.
Radiação ultravioleta (UV)
É a banda de radiação não ionizante que se situa próxima à radiação ionizante no espectro eletromagnético. Tendo como principal fonte o sol, é classificada como: UVA (400 – 315 nm), UVB (315 – 280 nm) e UVC (280 – 100 nm).
A radiação UVC tem as ondas mais curtas dentro da radiação ultravioleta, e é caracterizada por ser totalmente absorvida pela atmosfera, nem chegando a atingir a Terra. Por outro lado, mais de 90% da radiação UV presente na superfície terrestre é a UVA. Ela é importante para sintetizar a vitamina D no organismo. Como penetra mais profundamente na pele, em excesso e a longo prazo, pode danificar a derme que contém tecidos que dão elasticidade à pele, podendo causar o seu envelhecimento precoce.
Já a radiação UVB, apesar de grande parte ser absorvida pela atmosfera, é a mais prejudicial à saúde humana. Ela é absorvida pela camada superficial da pele (epiderme), que libera as substâncias que causam dor, inchaço e vermelhidão no caso de queimadura solar. Em excesso, pode causar queimaduras solares, além de aumentar o risco de câncer de pele (assim como os raios UVA). Essa radiação tem se intensificado com os seguidos ataques à natureza do Planeta Terra. Isso acontece porque, com o desmatamento e a emissão de poluentes, a camada de ozônio, responsável por filtrar os raios UV, é afetada. Com o passar dos anos e com o aumento da poluição, a camada de ozônio vem diminuindo, e, com isso, filtrando menos raios UV, deixando os seres vivos mais expostos à essa radiação. Portanto, é necessário que haja cuidados especiais para a proteção contra os raios solares.
Além da radiação UV natural, várias fontes de UV artificial são encontradas em ambientes ocupacionais e médicos. Estas incluem lâmpadas de vapor de mercúrio, equipamentos de soldagem a arco, lâmpadas UV bactericida comerciais, e equipamentos de polimerização dental.
Luz visível
A variedade de comprimentos de onda em que a radiação é visível não tem fronteiras nítidas. A banda de comprimento de onda vai de 380 nm a 780 nm. Há uma sobreposição com a faixa de comprimento de onda UV que se estende até 400 nm e na faixa superior com raios infravermelhos.
A luz branca é composta por todas as frequências citadas na tabela acima e, portanto, por todas as cores. Uma forma de explicar esse fato é a partir da dispersão da luz branca, ou seja, a separação da luz visível em diversas cores, cada uma com sua frequência. O célebre físico e matemático Isaac Newton observou esse fenômeno e no ano 1672 publicou um trabalho sobre a dispersão da luz branca e a natureza das cores.
Porém, muito antes de Newton, o fato de que a luz branca, ao atravessar um prisma com a densidade diferente à do ar, originava feixes coloridos de menor ou maior intensidade, já era conhecido. Esse fenômeno ocorre devido à dependência da velocidade da onda com a sua frequência. Quando a luz se propaga em diferentes meios com diferentes densidades, suas componentes com diferentes frequências adquirem diferentes velocidades e, assim, diversos ângulos de refração são gerados, cada qual com sua frequência, dando origem a uma gama de cores.
A imagem a seguir ilustra como acontece a difração da luz solar branca ao passar pelo prisma de vidro.
Newton realizou um experimento buscando demonstrar esse acontecimento de difração da luz branca. Por meio de polimento de peças de vidro, obteve um prisma retangular. A partir de uma pequena fresta na janela, ele permitia que uma pequena quantidade de luz solar penetrasse, e colocando o prisma em frente a essa fresta, fazia com que a luz refratasse e fosse possível observar o resultado na parede oposta. Ao adicionar outro prisma em sequência e permitindo que somente uma cor passasse através dele, pôde demonstrar que o feixe luminoso não sofria alteração. Com isso, ele lançou a hipótese de que a luz branca não era pura, mas sim a superposição de todas as cores do espectro, e ao passar por um prisma de vidro, sofria o fenômeno de difração, que resulta na decomposição da luz branca em várias cores.
Para recompor a luz branca através da soma das cores, se faz uso de um aparelho chamado disco de Newton, que é pintado com as mesmas cores que compõem o espectro de luz branca. Quando girado velozmente, recebendo uma iluminação intensa, esse disco adquire uma cor uniformemente branca.
Outro fenômeno que podemos explicar por meio destes experimentos de Newton é o arco íris. Nesse caso, as gotículas de água da chuva se comportam como pequenos prismas. Por serem aproximadamente esféricas, a superfície posterior das gotículas age como um espelho côncavo, fazendo com que ela reflita a luz do sol depois de refratá-la, justificando a observação do arco íris na parte do céu oposta ao Sol.
Além disso, a formação de uma imagem na retina do nosso olho, por meio de luz atravessando as lentes do olho (córnea e cristalino) e induzindo um estimulo visual, é uma propriedade única desse tipo de radiação. O controle do nível de luz que atinge a retina é de responsabilidade da pupila do olho.
Quando analisamos cada parte do olho, percebemos que a retina é muito sensível a ponto que um único fóton pode ser detectado. Então, por que radiações infravermelha e UV não podem ser detectadas pelo olho humano? O que ocorre é que a radiação infravermelha, ao atravessar o olho e chegar na retina, não tem energia suficiente para iniciar uma reação fotoquímica e ser percebida pelo olho. Por outro lado, a radiação ultravioleta tem energia suficiente, mas é absorvida em regiões do olho antes de chegar a retina. Assim, o olho humano tem uma banda de frequências visíveis compreendidas entre 400 e 750 THz, que corresponde a uma banda de comprimentos de onda que vai de 380 a 780 nm.
Se o olho é exposto a fontes com extrema luminosidade, como a alta potência de lâmpadas-flash, em distâncias próximas, ou radiação de laser com níveis de potência intermediária ou alta, pode haver um aumento de temperatura local, resultando em lesão térmica na retina em curto espaço de tempo (milésimos de segundo). Esse risco de queimadura não se restringe a retina, mas também a demais tecidos locais.
Por fim, a luz visível permite o funcionamento de variados instrumentos ópticos, desde um simples espelho até um sofisticado microscópio. Além disso, permite que o ser humano identifique as cores e garante o funcionamento da nossa visão.
Radiação infravermelha (IV)
Esse tipo de radiação, também conhecida como radiação térmica, faz parte do espectro de radiação eletromagnética abrangendo a faixa de comprimentos de onda de 780 nm a 1 mm, logo acima do comprimento de onda da luz visível. Ela está além da capacidade de visão humana e é liberada pelos corpos que emitem calor. As fontes naturais comuns são a radiação solar e o fogo. Já as fontes artificiais abrangem dispositivos de aquecimento e lâmpadas infravermelhas, assim como saunas infravermelhas. Lasers são uma fonte especial de radiação IV, emitindo uma ou mais faixas de comprimento de onda extremamente estreitas e definidas.
A radiação IV é categorizada como IV-A (780 nm – 1,4 μm), IV-B (1,4 – 3 μm) e IV-C (3 μm – 1 mm). Ela penetra a pele humana e os olhos a diversas profundidades, de absorção superficial (IV-C) à absorção mais profunda (IV-A). Ao penetrar na pele, sua energia é absorvida pelos tecidos e espalhada pela circulação do sangue. Assim, esse tipo de radiação tem amplo um terapêutico, sendo empregada no tratamento de sinusite, dores reumáticas e traumáticas. Outras aplicações práticas importantes são, por exemplo, aquecimento de ambientes, cozimento de alimentos, secagem de tintas e vernizes, e detecção de objetos e pessoas (como nas portas de elevadores para evitar que elas fechem sobre as pessoas).
Os efeitos prejudiciais à saúde são relacionados à lesão térmica dos tecidos mediados em grande parte por moléculas de água, e também por alterações na estrutura de proteínas. Assim, a proteção contra essa radiação é voltada especialmente para a pele e olhos, que estão comumente expostos excessivamente a altos índices de radiação IV.
O olho é o principal alvo de efeitos causados pela exposição elevada aos raios IV. A córnea, íris, cristalino e retina são altamente sensíveis a diferentes graus de danos térmicos. Quando a córnea absorve a radiação IV com conversão em calor, este é conduzido para a lente (cristalino). Agregação de proteínas da córnea e do cristalino após exposição repetida ao calor extremo pode causar opacidade destas estruturas, patologia denominada catarata.
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