Comumente utilizada, a radiação de micro-ondas abrange a faixa de frequências de 300 megahertz (MHz) a 300 gigahertz (GHz), sendo do mesmo tipo das ondas de rádio. Essa faixa corresponde a comprimentos de onda entre 1 mm e 1m, menores do que os valores para as ondas de rádio típicas. As micro-ondas são usadas não só em eletrodomésticos, mas também em comunicações, devido a sua facilidade para atravessar barreiras. Elas são capazes de penetrar a atmosfera terrestre, porém a partir de 40 GHz a atmosfera vai se tornando menos transparente à radiação. De fato, acima de 300GHz, a absorção da radiação eletromagnética pela atmosfera da Terra é tão grande que se torna praticamente opaca para as frequências mais altas. Por esse fato, elas são utilizadas para comunicação de veículos espaciais, radio astronomia, estudo da origem do universo e da superfície do planeta, por exemplo. E até mesmo em ações mais próximas das nossas rotinas, como conversas telefônicas, abertura de portas de garagem, redes locais sem fio (Bluetooth, WIFI, etc.), TV a cabo e internet banda larga por cabo coaxial, entre outros.
Gráfico aproximado da opacidade da atmosfera terrestre para vários comprimentos de onda de radiação eletromagnética. As micro-ondas são fortemente absorvidas em comprimentos de onda mais curtos do que cerca de 1,5 cm (frequência superior a 20 GHz) pela água e outras moléculas no ar.
Como fontes geradoras de micro-ondas de baixa potência, são utilizados os transistores de efeito de campo, transístores bipolares, diodo Gunn e diodo IMPATT, entre outros dispositivos de estado sólido. Por outro lado, dispositivos à válvula, ou válvulas termiônicas como magnéton (usado em fornos de micro-ondas), o klystron, o TWT (traveling-wave tube) e o gyrotron, utilizam o movimento balístico de elétrons no vácuo sob a influência de campos elétricos e magnéticos controladores para gerar micro-ondas de alta potência.
As micro-ondas, assim como ocorre com as ondas visíveis, obedecem às leis da óptica e podem ser transmitidas, absorvidas ou refletidas, variando com o tipo de material. As diferentes interações entre as micro-ondas e os materiais está ilustrada na figura abaixo.
Interação das micro-ondas com os materiais
Para comunicação ponto-a-ponto, a vantagem das micro-ondas em comparação com as ondas de rádio, é que, pela sua frequência alta, ela pode carregar um maior número de informações, já que a quantidade de informações transmitidas é proporcional à frequência. Além disso, suas ondas curtas de alta frequência permitem boa condução e direcionamento exato das ondas.
Já no caso dos radares, as micro-ondas emitidas, ao encontrar os corpos presentes no ambiente, são refletidas pelas partículas sólidas e retornam ao receptor de rádio em uma certa velocidade, e consequentemente com frequência e comprimento de onda característicos. O rádio capta este sinal e utiliza um algoritmo para efetuar a medição do comprimento de onda para servir de parâmetro. O sensor de micro-ondas é ativo e passivo, atuando na emissão e captação do sinal.
Reflexão das ondas
O que acontece de forma mais específica, é que o sensor funciona como um radar comum, utilizando o princípio do efeito Doppler. Observado e teorizado pelo físico austríaco Christian Doppler em 1843, ele mede a variação da frequência e do comprimento das ondas devido ao movimento da fonte emissora e da velocidade das ondas. Então, se um certo corpo entrar em um ambiente e começar a se movimentar, mesmo com velocidade baixa, se afastando ou se aproximando da fonte de micro-ondas, a frequência de recepção das ondas será alterada, o que no caso de um sensor, faz um sinal ser enviado ao sistema de controle e ativar um alarme. Um fator interessante é que a água absorve as micro-ondas; assim, se houver água no caminho, as micro-ondas não retornarão ao sensor, e isso fará com que haja uma alteração e posteriormente ative um alarme. Dessa forma, como o corpo humano é composto por 70% de água, uma pessoa ao adentrar em um ambiente com um sensor de micro-ondas ativado, absorverá as micro-ondas e não permitirá que ela retorne ao sensor, ativando o alarme.
Essa característica da água de absorver as micro-ondas é importante para outra utilidade: o tão conhecido e comum forno de micro-ondas. Este eletrodoméstico foi descoberto nos momentos finais da 2ª Guerra Mundial, próximo de 1941. O cientista Percy Spencer foi o inventor, e trabalhava em uma fábrica de radares que emitiam as micro-ondas para detectar a presença de inimigos. Ele percebeu que ao trabalhar com as micro-ondas, um alimento que estava em seu bolso era aquecido, e teve a ideia de criar um aparelho específico para esta função. Assim, poucos anos depois, em 1947, surgiu o primeiro forno de micro-ondas, como conhecido atualmente. A função deste aparelho é de aquecer o alimento dentro dele, por meio de agitação das moléculas de água presentes em sua composição. Neste caso, micro-ondas de frequência próxima a 2,45 GHz (12 cm) passam pelo alimento, causando o aquecimento. Assim, ao parar a emissão das ondas, estas imediatamente desaparecem, fazendo com que não haja nenhum vestígio delas no objeto aquecido.
Não há estudo completo que prove a total ausência de riscos em relação à saúde envolvidos no contato com as micro-ondas. As ondas que podem “escapar” do forno de micro-ondas são regulamentadas pelo órgão administrador de alimentos e medicamentos dos Estados Unidos (FDA – EUA), que classificam esse risco como “muito abaixo de um nível considerado perigoso para causar danos às pessoas”. No entanto, devido a importância do seu uso no cotidiano, estudos ainda são voltados para entender os possíveis riscos biológicos das micro-ondas para um uso seguro.
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