BIOFÍSICA

1. BIOFÍSICA Aula 7 – Radioatividade, o espectro eletromagnético e a radiação não ionizante Prof. Carlos Sandro Carpenter

2. Conteúdo Programático desta aula • 1 - Radiações • Eletromagnética • Espectro eletromagnético

3. Conteúdo Programático desta aula • 2 – Radiação do Espectro Eletromagnético • Ionizante – arranca elétrons da matéria • Não ionizante – as que não arrancam elétrons

4. Conteúdo Programático desta aula • 3 – Ondas • Rádio – grande comprimento; • TV – alta frequência; • Micro-ondas – mais alta frequência; • Raios infravermelhos;

5. Conteúdo Programático desta aula • 4 – Luz visível • 400 THz – vermelho • 700 THz - violeta

6. Radiações • É a propagação da energia; • Podem ser identificadas como: • Elemento condutor de energia – eletromagnética (fótons), corpuscular e gravitacional; • Fonte de radiação – solar, Cerenkov, radioatividade; • Efeitos – ionizantes e não ionizantes; • Tipos – alfa, beta e gama

7. Radiações Eletromagnéticas – elemento condutor • É uma oscilação, em fase, dos campos elétricos e magnéticos, que, auto sustentando-se, encontram-se desacoplados das cargas elétricas que lhe deram origem; • Representa uma onda transversal; • Pode se deslocar através do vácuo, ou entendidos como o deslocamento de pequenas partículas, dentro do ponto de vista quântico, chamadas fótons. • Fóton - é a partícula elementar mediadora da força eletromagnética;

8. Radiações Eletromagnéticas – elemento condutor • É uma oscilação, em fase, dos campos elétricos e magnéticos, que, auto ssustentando-se, encontram-se desacoplados das cargas elétricas que lhe deram origem; • Representa uma onda transversal; • Pode se deslocar através do vácuo, ou entendidos como o deslocamento de pequenas partículas, dentro do ponto de vista quântico, chamadas fótons. • Fóton - é a partícula elementar mediadora da força eletromagnética;

9. Radiações Eletromagnéticas – elemento condutor • O espectro visível, ou simplesmente luz visível, é apenas uma pequena parte de todo o espectro da radiação eletromagnética possível, que vai desde as ondas de rádio aos raios gama; • A radiação eletromagnética encontra aplicações como a radiotransmissão, seu emprego no aquecimento de alimentos (fornos de microondas), em lasers para corte de materiais ou mesmo na simples lâmpada incandescente.

11. Radiações Gravitacional • É a onda que transmite energia por meio de deformações no espaço-tempo, ou seja, por meio do campo gravitacional; • A teoria geral da relatividade prediz que massas aceleradas podem causar este fenômeno, que se propaga com a velocidade da luz;

12. Radiações Solar – fonte de radiação • É a designação dada à energia radiante emitida pelo Sol; • Cerca de metade desta energia é emitida como luz visível na parte de frequência mais alta do espectro eletromagnético e o restante na do infravermelho próximo e como radiação ultravioleta; • De toda a radiação solar que chega às camadas superiores da atmosfera, apenas uma fração atinge a superfície terrestre, devido à reflexão e absorção dos raios solares pela atmosfera. Esta fracção que atinge o solo é constituída por uma componente direta (ou de feixe) e por uma componente difusa.

13. Radioatividade • É um fenômeno natural ou artificial, pelo qual algumas substâncias ou elementos químicos, chamados radioativos, são capazes de emitir radiações; • A radioatividade é uma forma de energia nuclear, usada em medicina (radioterapia), e consiste no fato de alguns átomos como os do urânio, rádio e tório serem “instáveis”, perdendo constantemente partículas alfa, beta e gama (raios-X); • Leis da radioatividade – emissão alfa ou beta;

14. Radiação e seus efeitos • Ionizantes - é a radiação que possui energia suficiente para ionizar átomos e moléculas; • 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 • Exemplos: partículas alfa, partículas beta (elétrons e prótons), os raios gama, raios-x e nêutrons;

15. Radiação e seus efeitos – não ionizantes • São as radiações de frequência igual ou menor que a da luz (abaixo, portanto, de ~8x1014 Hz (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 ainda assim, algumas, podem causar problemas de saúde; • Exemplos: micro-ondas, monitores de computador, celulares etc

16. Radiação e seus efeitos – não ionizantes • A radiação não ionizante é absorvida por várias partes celulares, mas o maior dano ocorre nos ácidos nucléicos, que sofrem alteração de suas pirimidas. Formam-se dímeros de pirimida e se estes permanecem (não ocorre reativação), a réplica do DNA pode ser inibida ou podem ocorrer mutações;

17. Ondas de rádio • São um tipo de radiação eletromagnética com comprimento de onda maior (e frequência menor) do que a radiação infravermelha; • Viajam à velocidade da luz no vácuo; • Artificialmente, as ondas de rádio podem ser geradas para rádios amadores, radiodifusão (rádio e televisão), telefonia móvel, radar e outros sistemas de navegação, comunicação via satélite, redes de computadores e em inúmeras outras aplicações. • Frequência: 3 kHz a 300 GHz • Comprimento de onda: 10 km a 1 mm

19. Ondas de TV • Ondas não refletidas pela ionosfera; • Precisam de uma repetidora para que haja propagação da onda até os aparelhos de TV; • Engloba uma faixa variada de frequência de transmissão: VHF, UHF etc • Frequência acima de 50MHz;

21. Micro-ondas • São ondas eletromagnéticas com comprimentos de onda maiores que os dos raios infravermelhos, mas menores que o comprimento de onda das ondas de rádio; • Comprimento de onda, de 1 m (0,3 GHz de frequência) até 1,0 mm (300 GHz de frequência) - intervalo equivalente às faixas UHF, SHF e EHF; • Exemplos: forno micro-ondas; radar, bluetooth, wifi (2,4 a 5,8 GHz), TV a cabo (cabo coaxial)

22. Radiações Infravermelha • É uma radiação não ionizante na porção invisível do espectro eletromagnético que está adjacente aos comprimentos de onda longos, ou final vermelho do espectro da luz visível; • Pode ser percebida como calor, por terminações nervosas especializadas da pele, conhecidas como termorreceptores; • A radiação IV está dividida segundo seus efeitos biológicos, de forma arbitrária, em três categorias: radiação infravermelha curta (0,8-1,5 µm), média (1,5-5,6 µm) e longa (5,6-1.000 µm)

23. Radiações Infravermelha • Radiação curta penetrava igualmente na porção profunda da pele sem causar aumento marcante na temperatura da superfície do epitélio; • Infravermelho médio/longo era absorvida pela camada superior da pele e frequentemente causasse efeitos térmicos danosos, como queimaduras térmicas ou a sensação de queimação (relato de pacientes), mas pode promover regeneração celular; • Aplicações em outras áreas como controle remoto de tv, radio etc.

25. Radiações Ultravioleta • É a radiação eletromagnética ou os raios ultravioleta com um comprimento de onda menor que a da luz visível e maior que a dos raios X, de 380 nm a 1 nm; • A radiação UV pode ser subdividida em UV próximo (comprimento de onda de 380 até 200 nm - mais próximo da luz visível), UV distante (de 200 até 10 nm) e UV extremo (de 1 a 31 nm); • UV A (400 – 320 nm, também chamada de "luz negra" ou onda longa), UV B (320–280 nm, também chamada de onda média) e UV C (280 - 100 nm, também chamada de UV curta ou "germicida")

26. Radiações Ultravioleta • A maior parte da radiação UV emitida pelo sol é absorvida pela atmosfera terrestre; • A quase totalidade (99%) dos raios ultravioleta que efetivamente chegam a superfície da Terra são do tipo UV-A. • A radiação UV-B é parcialmente absorvida pelo ozônio da atmosfera e sua parcela que chega à Terra é responsável por danos à pele. • UV-C é totalmente absorvida pelo oxigênio e o ozônio da atmosfera

28. Radiações Ultravioleta • Aplicações: • Esterilização de alguns produtos; • Absorção de algumas substâncias desta luz, devolvendo a luz visível (fluorescente); • Fosforescente, mantem por algum tempo a emissão da luz visível, depois de ser submetida a radiação ultravioleta;

29. Resumindo • Radiações eletromagnéticas; • Radiações ionizantes e não ionizantes; • Ondas de rádio e de TV; • Micro-ondas • Radiações infravermelhas; • Radiações ultravioleta;

30. Resumindo • Radiações não ionizantes que estamos expostos neste momento: • Micro-ondas • Ondas de rádio; • Luz infravermelha; • Ondas curtas