Assine Nova Escola
Revistas do mês
Nova Escola
Gestão Escolar
publicidade

Sequência Didática

Como funciona o raio laser?

VEJA na Sala de Aula

Explique a ação dos aparelhos que utilizam este tipo de radiação, quais os riscos e quais os efeitos terapêuticos de seu uso

Laser show. Crédito: Laser shows

Objetivos

- Identificar diferentes radiações presente no cotidiano, reconhecendo sua sistematização no espectro eletromagnético e sua utilização por meio das tecnologias a elas associadas
- Reconhecer características comuns aos diversos dispositivos que usam o laser e classificá-los segundo interação onda-matéria de acordo com sua potência e outras variáveis
- Reconhecer ações promovidas pelo laser em tratamentos médicos, ortodônticos e estéticos

Conteúdos
- Caracterização de alguns tipos de lasers presentes nos movimentos do cotidiano
- Compreensão de interações do laser com tecidos vivos
- Relação de potência, frequência e intensidade
- Alerta em relação ao mal uso dos lasers

Matérias necessários
- Cópias da reportagem Tratamentos sem sair de casa (Veja 2344, 23 de outubro de 2013)
- Cópias do artigo
- Computador com conexão à Internet
- Pesquisa de imagens com detalhes das diversas aplicações do laser
- Projetor de imagens

Tempo estimado
Duas aulas

Anos
Ensino Médio

Introdução
Há cerca de duas décadas a popularização do laser no Brasil se restringia ao leitor do disco compacto (CD) que substituía a agulha dos álbuns de vinil. O avanço das pesquisas na área ampliou seu leque de aplicações em diversos campos da sociedade. Na construção civil, ele é usado em medições de precisão. Na indústria em geral, é empregado em detectores, cortadores e até mesmo em identificadores de códigos de barras. Mas é na industria médica e estética que o uso do laser vem conquistando da vez mais espaço por conta dos diferentes tratamentos em que é utilizado. Ele é empregado na remoção de tatuagens, correção de problemas da visão, rejuvenescimento de pele, depilação definitiva, cauterização, queima de gordura adiposa, entre outras inúmeras aplicações, sem contar aquelas que ainda estão em fase de desenvolvimento. Por esse motivo, a cada dia ouve-se falar sobre algum método que utiliza o laser como parte do processo.


Desenvolvimento
1ª etapa
Antes de iniciar a aula, prepare slides com aplicações diversas do laser (realize uma busca padrão de imagens com a sentença: aplicações do laser). Faça uma coletânea de imagens para mostrar as diversas aplicações desse dispositivo. Não se atenha aos exemplos citados ou comuns ao dia-a-dia, busque exemplos variados, que deem conta de mostrar a variedade de usos no cotidiano. Pergunte aos alunos se eles sabem o que significa a palavra laser? Esclareça que se trata de uma sigla em inglês, cujo significado traduzido é: amplificação da luz por emissão estimulada de radiação.

Toda luz é um tipo de onda eletromagnética. A seguir estão relacionados alguns tipos de ondas desse mesmo tipo classificadas de acordo com sua frequência. A esse conjunto dá-se o nome de espectro eletromagnético. Baseado nele é possível perceber que as ondas do forno microondas, raio-x e luz são de mesma natureza, apesar de aplicações distintas. Nesse contexto, podemos diferenciar as lâmpadas incandescentes, que emitem uma grande quantidade de infravermelho, das lâmpadas fluorescentes, que são mais econômicas por usar outro tipo de recurso para gerar luz. Enquanto as lâmpadas quentes baseiam-se no efeito Joule (transformação de energia elétrica em energia térmica) para gerar raios luminosos, as lâmpadas frias promovem a emissão de luz através da excitação dos elétrons dos átomos do gás que a compõe. Uma lâmpada do tipo incandescente jamais provocará efeitos nocivos à sua saúde, a não ser queimaduras por manuseio incorreto, já alguns tipos de lâmpadas fluorescentes podem até mesmo emitir ultravioletas como as usadas nas seções de bronzeamento artificial, atualmente proibidas por poderem causar sérios danos à pele, como o câncer de pele. Deixe claro para os alunos que apenas alguns tipos de lâmpadas fluorescentes emitem radiação ultravioleta. As lâmpadas de uso residencial, por exemplo, são completamente seguras, não emitem luz ultravioleta. Utilize o gráfico abaixo para mostrar à turma as diferentes frequências dos espectros luminosos:

Resumo do espectro da onda eletromagnética.Imagem: produção Nova Escola


Vistas algumas diferenças entre as ondas, discuta com os alunos sobre o termo radiação que muitas vezes é erroneamente empregado. Teoricamente essa palavra serve para classificar qualquer onda de natureza eletromagnética como as citadas anteriormente, porém é o raio-ɤ que leva toda a fama. Pelo fato desse tipo de onda ser mais energética, ter poder ionizante e ser liberada em reações nucleares, a radiação do tipo ɤ protagoniza o jargão negativo da palavra. Dessa forma o termo radiação quando é mencionado adquire indevidamente conotação obscura por suas consequências catastróficas de apenas um tipo de onda.

Aproveite o gancho e fale um pouco sobre as radiações que fazem mal e as inofensivas. Desde as ondas de rádio até a luz violeta a interação da onda com o corpo humano não causa efeitos nocivos, mesmo as microondas que são tão mitificadas pelo uso nos fornos e no celular. Deixe claro que as ondas que esquentam as comidas nos fornos eletrônicos são de frequência extremamente específicas que apresentam uma única função: esquentar a água através de um fenômeno chamado ressonância (uma espécie de vibração conjunta que faz com que as moléculas aumentem a temperatura). Já o telefone celular usa faixas de frequências que, apesar de receberem a mesma classificação, não alteram estados vibracionais da água ou de qualquer outro tipo de molécula. O que se sabe até o momento é que não há estudos conclusivos dizendo que as ondas de telefonia móvel sejam nocivas de alguma forma. A partir das ondas ultravioletas todas podem ser classificadas como radiações ionizantes, pois provocam o desequilíbrio de cargas de átomos, removem elétrons provocando instabilidade nas moléculas por romperem suas ligações.

O laser, apesar de concentrar energia suficiente para queimar diversos tipos de materiais, não possui poder ionizante, pois geralmente é constituído por ondas de baixa frequência. Em outras palavras, ele pode ser definido como luz concentrada, mas não é composto por ondas de altas energias que danificam estruturas atômico-moleculares em profundidade. Comparada a uma lâmpada comum que espalha raios de luz para todas as direções e ilumina o ambiente, o laser promove uma junção em apenas um feixe de raios de luz paralelos que seguem em linha reta, focando em um ponto apenas.

Outras propriedades do feixe de laser é sua onda de frequência única, proporcionando uma cor muito bem definida, e o conjunto de raios é polarizado, ou seja, as ondas oscilantes que compõem cada raio, ao invés de vibrarem em todas as direções, o fazem apenas em um sentido específico.
div class="img-sem-caixa">diagrama representativo da onda do raio laser. Crédito: nova escola

diagrama representativo da onda do raio laser. Crédito: nova escola

2ª etapa
O uso do laser em diversas aplicações está baseado no seu controle extremamente preciso. Com o auxilio de um computador e um software específico, é possível determinar a potência, a área e até mesmo o alcance do raio sobre determinados materiais. Dessa forma, é possível, por exemplo, promover uma vaporização de células da superfície epidérmica de uma pequena região da pele no caso de remoção de tatuagens ou pelos, deixando apenas marcas semelhantes a queimaduras que somem em alguns dias. Os efeitos terapêuticos das diversas aplicações podem ser vinculados à ações antiinflamatórias promovidas por lasers vermelhos, composto por ondas de luz de baixa frequência que apenas aquecem a região do disparo; e também à ações bactericidas promovidas por lasers azuis, de frequência mais elevada, que carregam mais energia na sua onda e são capazes de eliminar microorganismos nocivos.

Como o nome laser é usado como sinônimo de alta tecnologia para agregar valor aos equipamentos, a sigla é frequentemente usada indevidamente para qualificar dispositivos que utilizam algum tipo de luz em seu funcionamento. Alguns desses aparelhos possuem luz apenas para aquecer, promover reações químicas ou mesmo iluminar certas áreas, sem apresentar as características próprias do laser, mas acabam utilizando o termo por motivos comerciais.,

Mostre aos alunos algumas aplicações do laser e seus efeitos sobre os respectivos alvos. Prepare-se para muitas perguntas. Vale a pena ler o artigo divulgado pela USP São Carlos sobre os diversos usos do laser, disponível aqui.

Neste momento da aula distribua cópias da reportagem de Veja "Tratamentos sem sair de casa" e discuta o conteúdo do texto destacando e explicando os casos listados a seguir.

• Depilação definitiva: o laser aplicado sobre a superfície da pele busca regiões com maior pigmentação nas camadas próximas. Diga-se de passagem, que esse fenômeno da coloração escura ser mais afetada pelo laser é uma propriedade de absorção e reflexão das cores, na qual o preto absorve todas as luzes e o branco reflete todas. O folículo que forma o pelo geralmente apresenta coloração mais escura que interage mais com o raio, provocando superaquecimento instantâneo e vaporização da água nas células da região e conseqüentemente morte do tecido. Tal fato lesa a pele, mas como se trata de uma queimadura superficial, não deixa marcas e não causa maiores problemas. Em regiões muito sensíveis como o rosto, a dor é intensa e chega a causar desistências do tratamento. São necessárias várias aplicações e o resultado pode demorar meses ou anos para ser alcançado.

• Remoção de tatuagem: o laser atua como na depilação definitiva, buscando áreas pigmentadas, por esse motivo é muito mais fácil remover tatuagens escuras.

• Tratamentos estéticos de pele: o laser pode apresentar duas funções dependendo do tipo de laser a ser empregado. O laser vermelho tem a capacidade de vaporizar a água das células. Empregado de forma controlada e utilizando baixa potência, o raio promove uma limpeza de células das camadas externas da derme, forçando uma troca de pele velha por uma renovada, além de estimular a produção de colágeno. Esse processo é análogo ao procedimento conhecido como peeling, porém sem o uso de ácidos e fricção. Quando o laser azul é utilizado, sua função tem caráter bactericida e promove uma espécie de esterilização da pele, tratamento que auxilia na prevenção da formação de acnes.

• Tratamentos ortodônticos: o laser é usado no auxilio de clareamento dos dentes potencializando, de acordo com os fabricantes, reações químicas da substância branqueadora com as manchas nos esmaltes. Em alguns casos, o raio também pode ser empregado como agente coagulador e esterilizador.

• Tratamentos médicos: amplamente aplicado em diversas áreas da medicina, desde correção de curvatura de córneas até cirurgias invasivas. Os bisturis a laser que auxiliam os médicos são cada vez mais empregados em operações por conta do corte já ser cauterizado pela alta temperatura do aparelho, controlando hemorragias e diminuindo o risco de infecções. O poder de vaporização de células ajuda a corrigir má formação na córnea e é também utilizada para remoção de cataratas. Sua função, neste caso, é moldar o tecido dos olhos para adequar a imagem formada na retina.

3ª etapa
Em um outro momento da aula ou na aula seguinte, trabalhe com os alunos a questão do mal uso dos lasers pointers. Comumente são vistos atrapalhando eventos abertos que envolvem grandes expectadores, como jogos de futebol e shows. Também prejudicam o tráfego aéreo quando mirado para aeronaves. A utilização de má fé desses equipamentos, além de ser considerada crime, pode causar acidentes por conta de cegueiras momentâneas ou até mesmo queima de células da retina. Lasers com potência de provocar queimaduras na pele são vendidos indiscriminadamente na Internet. Não precisa questionar quem possui tal dispositivo na sala de aula para não causar polêmicas e julgamentos precipitados. Mas o alerta é essencial para que eles saibam as causas e os efeitos que podem provocar um simples ato que aparentemente se mascara de brincadeira sem consequências. O recado a ser deixado para os alunos é que lasers não são brinquedos e não devem ser usados sem responsabilidade.

laser point. Crédito: nova escola

Avaliação
Verifique se a turma compreendeu os principais conceitos de física envolvidos nas diversas aplicações do laser. A participação do aluno com perguntas, observações e inclusões também compõe um elemento essencial na composição do quadro de avaliação. Para compor seu método de avaliação peça para os alunos pesquisarem sobre usos do laser em aplicações incomuns e proponha uma redação que envolva histórico, tipo de laser, formas de aplicações, causas, efeitos e principalmente conclusão expondo a opinião do aluno a respeito do uso de dispositivos que utilizem raios laser.

Conteúdo relacionado

Este plano de aula está ligado à seguinte reportagem de VEJA:

Consultoria Ilton Miyazato
Licenciado em Física pela Universidade de São Paulo, bacharel em Gestão Ambiental pela mesma instituição e professor do colégio São Francisco de Assis, em São Paulo

Compartilhe

Gostou desta reportagem? Assine NOVA ESCOLA e receba muito mais em sua casa todos os meses!

Comentários
 Garanta já a sua revista! Assinaturas, edições impressas e digitais

Assine suas revistas impressas ou digitais!

Compre suas revistas impressas!

Compre suas revistas digitais e e-books!

Nova Escolar
  Patrocínio     Edições SM

Fundação Victor Civita © 2013 - Todos os direitos reservados.