Fap0459/textos/grupo Eneas/Waldair

Introdução

O Ensino de Física necessita de atualização e uma melhor contextualização para que possa acompanhar o desenvolvimento tecnológico e cientifico que tem acontecido nos últimos tempos.

A Física Moderna desperta um grande interesse dos alunos e tratando seus temas em sala de aula pode-se resgatar o interesse dos alunos pelo seu estudo.

O Raio-X como proposta de aula visa contribuir para uma educação cientifica mais atual para que o aluno compreenda e entenda o conceito físico e assim possa interpretar e avaliar suas aplicações, efeitos e conseqüências. A sua descoberta causou grande efeito na sociedade , a usa utilização faz parte do cotidiano e a Medicina foi inicialmente a ciência que mais se beneficiou de sua descoberta e ainda hoje os seus recursos são utilizados junto com seus novos desenvolvimentos.

Mesmo com a sua larga utilização, o Raio-X ainda é um mistério para a maioria das pessoas e a proposta de uma aula com uma abordagem qualitativa sobre esse tipo especial de radiação serve como iniciação sobre temas como a estrutura da matéria, espectro, radiação, dualidade onda-matéria e a utilização prática do fenômeno, no caso diagnóstico médico.

O que são Raios-X?

Raios-X são basicamente o mesmo que os raios de luz visíveis. Ambos são formas de ondas de energia eletromagnética carregadas por partículas chamadas fótons. A diferença entre raios-X e raios de luz visível é a energia dos fótons individualmente que também pode ser caracterizado pelo comprimento de onda dos raios.

Nossos olhos são sensíveis ao comprimento de onda da luz visível, mas não ao comprimento de onda mais curto, das ondas de maior energia dos raios-X ou ao comprimento de onda mais longo de menor energia das ondas de rádio.

Os fótons da luz visível e os fótons dos raios-X são produzidos pelo movimento dos elétrons nos átomos. Os elétrons ocupam diferentes níveis de energia diferentes ou orbitais, ao redor do núcleo do átomo. Quando um elétron passa para orbital menor precisa liberar energia, e ela é liberada na forma de um fóton. A energia do fóton depende do quanto o elétron decaiu entre os orbitais.

Quando um fóton colide com outro átomo, esse átomo pode absorver a energia do fóton promovendo o elétron para um nível de energia mais alto. Para isto acontecer, a energia do fóton tem que combinar com a diferença de energia entre as duas posições do elétron. Senão, o fóton não pode deslocar elétrons entre os orbitais.

Os átomos que compõem os tecidos do nosso corpo absorvem bem fótons de luz visível. A energia dos fótons deve combinar com as diferenças de energia entre as posições dos elétrons. Ondas de rádio não têm energia suficiente para mover elétrons entre orbitais em átomos maiores, então conseguem passar pela maioria dos materiais. Fótons de raios-X também passam através de vários objetos, mas por outra razão: eles têm muita energia.

Eles podem, entretanto, arrancar um elétron de um átomo. Uma parte da energia do fóton dos raios-X trabalha para separar o elétron do átomo e o restante é usado para fazê-lo se movimentar fora do átomo. Um átomo maior tem mais chances de absorver um fóton de raios-X desta maneira, porque em átomos maiores as diferenças de energia entre os orbitais são maiores e essa energia se ajusta melhor com a energia do fóton. Átomos menores, em que os orbitais dos elétrons estão separados por níveis de energia relativamente baixos, têm menos chances de absorver fótons de raios-X.

Os tecidos macios do seu corpo são feitos de átomos menores e por isso não absorvem muito bem os fótons dos raios-X. Os átomos de cálcio que fazem nossos ossos são muito maiores, então são melhores para absorver fótons de raios-X pelo fato de haver mais probabilidade de colisões.

Descoberta dos Raios-X

Em 1895, um físico alemão chamado Wilhelm Roentgen descobriu os Raios-X enquanto fazia uma experiência com feixes de elétrons em um tubo de descarga de gás.

Como muitos físicos da época. Rontgen pesquisava o tubo de raios catódicos inventado pelo inglês William Crookes (1832-1919) anos antes. Era um tipo de vidro. dentro do qual um condutor metálico aquecido emitia elétrons, então chamados raios catódicos, em direção a outro condutor.

Quando Rontgen ligou o tubo naquele dia, algo muito estranho aconteceu: perto do tubo. uma placa de um material fluorescente chamado platino cianeto de bario brilhou. Ele desligou o tubo e o brilho sumiu. Ligou de novo e la estava ele. O brilho persistiu mesmo quando Rontgen colocou um livro uma folha de alumínio entre o tubo e a placa. Alguma coisa saia do tubo. atravessava barreiras e atingia o platino cianeto.

Por semanas, o físico ficou enfurnado no laboratório. tentando entender o que era aquilo. em um tubo de descarga de gás. Somente essa reação não era tão surpreendente, afinal, material fluorescente normalmente brilha ao reagir com radiação eletromagnética; mas o tubo de Roentgen estava rodeado com papelão grosso e preto. Roentgen supôs que isso bloquearia a maior parte da radiação.

Durante esse período de pesquisa, Roentgen fez a radiação atravessar por 15 minutos a mão da mulher ,Bertha, atingindo, do outro lado uma chapa fotográfica. Revelada a chapa, viam-se nela as sombras dos ossos de Bertha. na primeira radiografia da historia. Fascinado, mas ainda confuso, Rontgen decidiu chamar os raios de "X" - símbolo usado em ciência para designar o desconhecido.

No ano seguinte , os médicos adotaram a novidade. Imagine: com ela dava para ver ossos quebrados e órgãos doentes dentro do corpo humano. Logo começou a ser usada no tratamento do câncer. Pesquisadores também radiografavam animais para estudos de anatomia . Na sociedade, a reação era de deslumbramento. Todos queriam ver o próprio esqueleto. Rápido, o americano Thomas Alva Edison (1847-1931) inventou um instrumento com tela fluorescente que deixava ver a radiografia ao vivo, sem necessidade de revelar filmes.

As pessoas utilizavam o raio-X de forma indiscriminada e sem controle algum .E o verdadeiro risco da radiação continuou sendo ignorado. Em pouco tempo, surgiriam as lesões provocadas pelos raios-X. As principais vítimas eram os operadores das máquinas, que sofriam exposições repetidas. Vários perderam as mãos.

Passados l00 anos, não só o raio-X deixou de ser obscuro como ajudou a clarear muita coisa para o olho e para a mente humana. sem ele não conheceríamos a estrutura das moléculas e não poderíamos ver as explosões que incendeiam o Sol. A descoberta de Roentgen possibilitou um dos maiores avanços na história humana. A tecnologia dos raios-X permite que os médicos vejam através dos tecidos humanos e examinem, com extrema facilidade, ossos quebrados, cavidades e objetos que foram engolidos. Procedimentos com raios-X modificados podem ser usados para examinar tecidos mais moles, como os pulmões, os vasos sangüíneos ou os intestinos entre outras aplicações.

Propriedades dos Raios-X

Os raios-X obedecem todas as leis da luz. Entretanto, por causa de seu curto comprimento de onda, é dificil demonstar fenômenos, tais como reflexão, para raios-X usando aparelhagem óptica comum. Eles também têm certas propriedades de especial interesse:

1. Por causa de seu comprimento de onda extremamente curto, eles são capazes de penetrar materiais que absorvem ou refletem luz visível.
2. Fazem fluorescer algumas substâncias; isto é, emitem radiação de maior comprimento de onda (por exemplo, radiação visível e ultravioleta).
3. Assim como a luz, eles podem produzir uma imagem em um filme fotográfico que poderá então se tornar visível através da revelação.
4. Eles produzem mudanças biológicas valiosas em radioterapia, mas necessitam cuidado no uso da radiação X.
5. Eles podem ionizar os gases: isto é, eles removem elétrons dos átomos para formar íons, os quais podem ser usados para medir e controlar a exposição.

Estas especiais propriedades têm aplicações em radiografia médica e industrial, em radioterapia e em pesquisa.

Como funciona uma máquina de Raios-X?

Uma máquina de raios-X é essencialmente uma câmera. Entretanto, ao invés de luz visível, ela usa raios-X para expor o filme.

Os raios-X são parecidos com a luz por também serem ondas eletromagnéticas, porém, são mais energéticos, de modo que podem penetrar muitos materiais e em graus variáveis. Quando os raios-X atingem o filme, eles o expõem da mesma forma que a luz o faria. Como o osso, a gordura, os músculos, os tumores e outras massas absorvem os raios-X em níveis diferentes e, conseqüentemente, promovem níveis de exposição diferentes no filme. A imagem gerada permite que você veja estruturas distintas dentro do corpo.

Os Raios-X fazem mal?

A descoberta dos raios-X provocou um impacto extraordinário no mundo da medicina; eles permitem que um paciente seja examinado internamente sem nenhuma cirurgia.

Mas os raios-X também podem ser perigosos. No princípio da descoberta dos raios-X, muitos médicos ficaram expostos e expuseram seus pacientes aos feixes por longos períodos de tempo.

Conseqüentemente, médicos e pacientes começaram a desenvolver doenças causadas por radiação e a comunidade médica percebeu que algo estava errado.

O problema é que os raios-X são uma forma de radiação ionizante. Quando a luz normal atinge um átomo, ela não muda esse átomo de maneira significativa. Mas quando raios-X atingem um átomo, ele pode expulsar elétrons do átomo para criar um íon, um átomo eletricamente carregado. Então, os elétrons livres colidem com outros átomos para criar mais íons.

A carga elétrica de um íon pode gerar uma reação química anormal dentro das células. Entre outras coisas, a carga pode quebrar as cadeias de DNA. Uma célula com uma cadeia de DNA quebrada pode morrer ou o DNA desenvolver uma mutação. Se várias células morrerem, o corpo pode desenvolver várias doenças. Se o DNA sofrer mutação a célula pode se tornar cancerígena - e este câncer pode se espalhar. Se a mutação é em um espermatozóide ou em um óvulo, pode causar defeitos de nascença. Por causa de todos esses riscos,atualmente os médicos usam os raios-X moderadamente e com a proteção indicada pelas autoridades responsáveis.

Para garantir maior segurança dos profissionais de radiologia e dos pacientes submetidos aos exames, a legislação vigente exige que todo equipamento de raio-x seja supervisionado por um físico , verificando se as medidas de segurança estão sendo respeitadas e se a máquina está em perfeito estado.

Mesmo com estes riscos, o raio-X ainda é uma opção mais segura que a cirurgia. As máquinas de raios-X são ferramentas médicas valiosas, assim como são valiosas em segurança e em pesquisa científica. Elas são uma das invenções mais úteis de todos os tempos.

Links

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