física médica

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FÍSICA MÉDICA 
Prof. Ms. Wangner Barbosa da Costa 
Aula 01 – Radiações 
https://sites.google.com/site/wangnercostaprofadefisica 
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Radiação – Conceitos básicos 
 Radiação é a propagação de energia sob 
várias formas. 
É dividida em: 
 
Radiação corpuscular 
 
Radiação eletromagnética 
 
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Radiação – Conceitos básicos 

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Radiação – Conceitos básicos 
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Radiação – Conceitos básicos 
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f 
 
 
1,24 MeV 1 Ǻ 
átomos 
1 nm 
Vírus e 
moléculas 
Células 
Insetos 
TV e FM ( 300 – 30 MHz) 
 103 
1 km 
1 m 
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Teoria dos Quanta 
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Dualidade Onda-Partícula 
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Dualidade Onda-Partícula 
Quando a energia do fóton é dada em eV a 
constante de Planck assume o valor em eV.s: 
 h = 4,14 x 10-15 eV.s 
Exercícios: 
1– Determine o comprimento de onda de de Broglie 
de um elétron com uma velocidade de 5x107m/s. 
A massa do elétron vale 9,11x10-31 kg. 
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Símbolo 
 
Grandeza 
 
Nome 
 
Expressão em 
função de outras 
unidades 
Expressão em função 
das unidades SI 
fundamentais 
Freqüência 
Força 
Pressão 
Energia, trabalho, quantidade de 
calor 
Potência, fluxo radiante 
Quantidade de eletricidade, carga 
elétrica 
Potencial elétrico, diferença de 
potencial, força eletromotriz 
Capacitância 
Resistência Elétrica 
Condutância 
Fluxo magnético 
Campo magnético 
Hertz 
Newton 
Pascal 
Joule 
 
Watt 
Coulomb 
 
Volt 
Farad 
Ohm 
Siemens 
Webewr 
Tesla 
Hz 
N 
Pa 
J 
 
W 
C 
 
V 
F 
 
S 
Wb 
T 
 
 
N/m2 
N.m 
 
J/s 
 
 
W/A 
C/V 
V/A 
A/V 
V.s 
Wb/m2 
s-1 
m . kg/s2 
kg/m . s2 
kg . m2/s2 
 
kg . m2/s3 
 
 
kg . m2 /A . s3 
A2.s4/kg . m2 
kg . m2 /A2 . s3 
A2 . s3 / kg . m2 
kg . m2/A . s2 
kg /A . s2 
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Elétron como onda – aplicação 
microscópio eletrônico 
Microscópio óptico 
Luz visível entre 400 e 700 nm: objetos menores que 
esses apresentam figuras de difração de luz, 
devido a interferências construtivas e destrutivas. 
Aparecem imagens borradas ou não formam 
imagem alguma. 
 
Microscópio eletrônico 
Essa dificuldade é superada devido ao  associado 
aos elétrons que são << que o  da luz visível. 
 0,06Ǻ contra 4000 Ǻ 
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Aço inoxidável austenítico (F138). Aumento: 400X. 
Ataque: água régia 
Cultura celular (Vero): 200x 
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Detalhes do filme de TiN depositado pelo 
método de evaporação sobre substrato de 
Ti-6Al-4V acompanhando o relevo de uma 
superfície rugosa. (MEV, x 2000, 10KV). 
E. coli 
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Tipos de radiações 
Radiações corpusculares e eletromagnéticas: 
energia suficiente para atravessar matéria, 
ionizando átomos e moléculas e modifica 
comportamentos químicos. 
 
- Provoca mutações genéticas em células vivas: 
- Aplicação: tratamento de tumores. 
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Tipos de radiações 
Partícula alfa ( ) 
 - Núcleo do átomo de hélio; 
 - 2 p e 2 n; 
 Massa 4 e carga + 2; símbolo é 
 - mais pesada que o elétron e com trajetória 
retilínea; 
A 
X 
Z 
X = símbolo do elemento 
A = no de massa (p + n) 
A-Z = N = número de nêutrons 
4 
 
2 
+ + 
+ 
+ + 
+ 
+ + 
+ 
+ 
4 
 
2 9 X 
5 
5 
z 
3 
Emissão  
226 
Ra 
88 
222 
Rn 
86 
4 
 
2 
+ 
Rádio alfa + Radônio 
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Tipos de radiações 
Partícula alfa ( ) 
 
 - Perde facilmente energia cinética; 
 com 4,8 x 106 eV (rádio-226), no ar ela perde cerca de 33 eV. 
 - 0 alcance das partículas  é curto com mínima 
penetração: 
 - uma folha de alumino 21 m barra um feixe de partículas 
 de 5 MeV. 
 - não atravessa a pele humana, mas não pode ser ingerida. 
 
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Tipos de radiações 
Partícula beta (b ) 
 - massa igual ao do elétron 
 - b- ou e- (negatron) e b+ ou e+ (pósitron ou anti-elétron) 
+ + 
- 
b- 5 
X 
2 
5 
z 
3 
14 
C 
6 
14 
N 
7 b
- + Emissão de b
- 
+ 
+ + 
O número de massa (A = 5) não se altera. 
Número de prótons aumenta em 1 unidade 
O efeito é como se um nêutron se transformasse 
em um próton. 
carbono beta- + nitrogênio 
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Tipos de radiações 
Partícula beta (b ) 
 - massa muito menor que o próton e nêutron. 
 - atravessa vários centímetros no ar, folha de papeL e de 
mica; 
 - ionizam menos que as partículas alfa. 
b+ 7 
X 
5 
7 
z 
4 
22 
Na 
11 
22 
Ne 
10 b
+ + 
 sódio beta + + neônio Emissão de b+ 
O número de massa (A=7) não se altera. 
Número de prótons diminui em 1 unidade 
O efeito é como se um próton se transformasse 
em um nêutron. 
+ + 
+ 
+ + 
+ 
+ + 
+ + 
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Energia (MeV) Alcance em cm 
Partículas beta Ar Tecido humano Alumínio 
 0,01 0,23 0,27 x 10-3 
 0,1 12 1,51 x 10-2 4,3 x 10-3 
 0,5 150 0,18 5,9 x 10-2 
 1,0 420 0,50 0,15 
 2,0 840 1,00 1,34 
 3,0 1260 1,50 0,56 
Energia (MeV) Alcance em cm 
Partículas alfa Ar Tecido humano Alumínio 
 1,0 0,55 0,33 x 10-2 0,32 x 10-3 
 2,0 1,04 0,63 x 10-2 0,61 x 10-3 
 3,0 1,67 1,00 x 10-2 0,98 x 10-3 
 4,0 2,58 1,55 x 10-2 1,50 x 10-3 
 5,0 3,50 2,10 x 10-2 2,06 x 10-3 
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Tipos de radiações 
Nêutrons (n) 
 - Partículas sem carga. 
 - Não produzem ionização direta mas produz indiretamente transferindo 
energia para outras partículas carregadas (essas produzem ionização). 
 - Atravessam grandes distâncias através da matéria e interagem com o 
núcleo de outros átomos do meio. 
 - Podem sem blindados pela para fina ou pela água (hidrogênio) 
 Alfa Elétrons Pósitron Neutron Próton 
Carga +2e -e +e 0 +e 
Massa 6,644x10-27 9,109x10-31 9,109x10-31 1,675x10-27 1,672x10-27 
(kg) 
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Tipos de radiações 
Raios Gama (g) 
- Ondas eletromagnéticas extremamente penetrantes. - (núcleo atômico) ; 
- Elétron ou pares elétron-pósitron que ionizam a matéria por efeito 
fotoelétrico 
- O fóton de radiação gama pode perder sua energia numa única 
interação, porém não se pode prever a distância do alcance. 
 - Pode-se prever a distancia em que a radiação tem 50% de chance de 
interagir. – Camada semi-redutora. 
 - Ocorre sempre após a emissão de alfa (as vezes beta). 
 
+ 
+ + 
+ 
+ + 
g 
5 
z 
3 
226 
Ra 
88 
4 
 
2 
+ 
5 
z 
3 
g 
g 24 
Na 
11 
b- + 
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Exercícios 
1- A freqüência da luz verde é de 5,5 x 1014 Hz. Qual é a energia dessa 
radiação, isto é, a energia de cada fóton? 
2- A faixa de um receptor AM (amplitude modulada) varia de 550 a 
1550 kHz, e a de um receptor FM (freqüência modulada) de 88 a 
108 MHz. Calcule os comprimentos de onda extremos usados 
pelas estações de rádio AM e FM. 
3- Calcule o comprimento de onda e freqüência de um fóton de 100 
eV. 
4- Determine a energia de um fóton de 7000 angstron em J e em eV.5- Quais são os comprimentos de onda de um fóton e de um elétron de 
1 eV? 
6- Davisson e Germer confirmaram a hipótese de de Broglie, 
realizando experiências de difração de elétrons, que é um 
fenômeno puramente ondulatório. Eles usaram um feixe de 
elétrons com energia cinética igual a 54 eV. Calcule o 
comprimento de onda de de Broglie desses elétrons. 
 
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7- Calcule a energia em J e em eV de um fóton de: 
a) Raios X, cujo comprimento de onda é de 1,5 angstron; 
b) Radiação ultravioleta, cujo comprimento de onda é de 1000 
angstron; 
c) Radiação infravermelha, cujo comprimento de onda é de 3 μm 
8- Qual é o comprimento de onda de um elétron e de um próton com 
velocidade igual a 5x107 m/s? 
9- Qual é a energia cinética de um elétron cujo comprimento de onda de 
de Broglie é de 5000 angstron? 
10- Num tubo de raios X, um elétron acelerado pode ceder toda a sua 
energia cinética emitindo um único fóton, correspondente à radiação X. 
Suponha que esse seja o caso de um elétron com energia cinética de 
34 keV. Determine: 
a) O comprimento de onda de de Broglie associado ao elétron; 
b) A velocidade do elétron; 
c) O comprimento de onda da radiação X produzida; 
d) A velocidade do fóton; 
e) A energia do fóton em J. 
 
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11- Para separar átomos de carbono e oxigênio que formam o 
monóxido de carbono, é necessário uma energia de no mínimo 11 
eV. Determine a freqüência mínima e o comprimento de onda 
máximo da radiação eletromagnética necessários para dissociar a 
molécula de monóxido de carbono. 
 
 
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Respostas 
