Plano de Aula - 9º ano - Ciências - Raios X e imagens radiográficas
Plano de aula - Raios X e imagens radiográficas
Plano de aula de Ciências com atividades para 9o ano do EF sobre Raios X e imagens radiográficas
Sobre esta aula: Nesta aula iremos aprofundar os estudos sobre os raios X iniciados na aula anterior. Para tanto, iremos remeter aos aceleradores de partículas e aos tubos de TV para ilustrar outros aparelhos, que, assim como ocorre na produção dos raios X, ocorre a aceleração de portadores de carga elétrica em campos elétricos intensos. A formação das imagens radiográficas, por sua vez, será comparada ao processo da visão humana.
Materiais necessários para a aula: Aparelhos de laser, borrifadores (podem ser embalagens de desodorante spray cheios de água).
Orientações: Apresente o título da aula. Situe os alunos quanto ao fato de estarmos estudando as ondas eletromagnéticas, lembrando que as ondas de raios X já foram objeto de estudo da aula anterior.
Orientações: Os primeiros relatos científicos da existência dos raios X foram feitos por Wilhelm Konrad Röntgen em 1895. Röntgen trabalhava então com tubos de Crookes: tubos de vidro dentro dos quais ocorre a aceleração de elétrons, os raios catódicos. Guardadas as devidas proporções, os tubos de Crookes são como pequenos aceleradores de partículas.
Orientações: Ao expor uma folha de papel tratada com platinocianeto de bário em frente ao tubo de Crookes, Röntgen percebeu que o papel brilhava quando o aparelho era ligado. Esta transferência de energia é muito similar ao que acontece nos tubos de TV antigos: elétrons são acelerados, partindo do fundo dos tubos em direção à tela. Ao incidir na tela e ser freados, a energia cinética dos elétrons transforma-se em energia luminosa. No tubo de Crookes usado por Röntgen, os elétrons incidiam na extremidade oposta do tubo com mais energia cinética que nas TV, havendo então energia suficiente para a produção de raios X. Estes raios, oriundos do frenamento dos elétrons quando do choque com a parede de vidro do tubo é que promoviam a fluorescência do platinocianeto de bário. Foi ao presenciar esta transferência de energia "misteriosa" que Röntgen denominou estes raios de raios X.
Orientações: No slide, duas fotos de tubo de Crookes, o debaixo ligado e fluorescendo. Abaixo, uma foto de uma ampola de raios catódicos de aparelhos modernos de raios X.
Orientações: A concepção da visão de raios X do Super Homem é muito similar à noção grega do processo de visão. Os gregos acreditavam que os objetos eram iluminados por nossos olhos: ao mirar um objeto, ele ficaria visualizável porque era iluminado a partir de uma emissão proveniente dos olhos do observador. Embora seja uma noção equivocada facilmente demonstrável (bastando olhar para as coisas em um ambiente escuro), a noção correta aceita atualmente também não é totalmente intuitiva. Qualquer transferência de informação pressupõe que haja um emissor conectado a um receptor através de algum "canal de comunicação". No caso do processo de visão, enxergamos FONTES DE LUZ: objetos que emitem luz própria (fontes primárias ou luminosas) ou que refletem luz (fontes secundárias ou iluminadas) quando esta luz é recebida por nossos olhos. Um super-herói até poderia emitir raios X de seus olhos, mas não veria o esqueleto das pessoas que olhassem, pois, para isso, precisaria receber os raios em seus olhos (ou qualquer outro receptor em seu corpo). Para que os alunos possam investigar a necessidade de um receptor para que haja a formação da imagem eles farão experimentos utilizando a luz de aparelhos de laser, para a qual seus próprios olhos servirão de receptores.
Orientações: Organize a turma em grupos de quatro ou cinco alunos. Distribua um aparelho de laser e um borrifador para cada um dos grupos. Oriente os alunos para que nunca apontem o feixe de laser para os olhos de ninguém, sob o risco de lesão ocular. Após os grupos realizarem as experiências solicitadas no slide, conduza a discussão coletivamente. É normal que os alunos respondam que enxergam a luz na parede. Ora, se enxergamos luz, porque é que apenas enxergamos o laser na parede, mas não no caminho percorrido? Há luz do laser ali também e esta não é visível por nós, então qual é a diferença entre a luz que se propaga no ar e a luz que incide na parede? Também é comum que o aluno diga que enxerga o laser após borrifar a água no caminho entre o aparelho e a parede. Por que a água nos permite ver o laser mas não vemos o laser onde não há água? A resposta a estas perguntas não é muito rebuscada, mas é pouco intuitiva: não enxergamos luz, mas sim FONTES DE LUZ. Quando apontamos o laser para a parede o que enxergamos não é o laser mas A PAREDE ILUMINADA PELO LASER.
A parede reflete a luz do laser na direção de nossos olhos e, ao receber esta luz proveniente da parede, enxergamos a parede. Da mesma forma, quando borrifamos a água, o que enxergamos são AS GOTÍCULAS ILUMINADAS PELO LASER. As gotículas iluminadas funcionam como fonte de luz para os nossos olhos, de modo que vemos as gotículas, e não a luz ou o laser. É importante que o professor apenas conduza a discussão, sem jamais fornecer as respostas aos alunos. No final da discussão, solicite aos alunos que ilustrem esquematicamente com desenhos o que aconteceu em ambas as experiências, representando o laser, parede, gotículas e os raios de luz que incidem em nossos olhos e participam da formação de imagens pelo nosso cérebro. Na primeira experiência, estes raios devem provir do ponto de incidência do laser na parede e, na segunda experiência, estes raios devem provir das gotículas borrifadas no caminho do laser.
Orientações: Solicite então que um dos alunos venham para a lousa e represente os raios X que participariam do processo da visão de raios X do super-herói, com a colaboração dos colegas de classe. Caso ocorra de o aluno representar raios X saindo dos olhos do herói, incidindo na pessoa e retornando para os olhos do herói, questione sobre a penetrabilidade dos raios X, discutida na aula anterior. Se os raios X atravessam tecidos moles, por que é que retornam aos olhos do herói? Se os raios atravessam o corpo da pessoa ou dos objetos irradiados e, portanto, não retornam, como é possível o herói recebê-los de volta?
Orientações: No canto inferior esquerdo, um esquema do experimento realizado por Röntgen na obtenção da primeira imagem radiográfica da história. As outras ilustrações do slide mostram como funciona o registro de imagens radiográficas. As máquinas de raios X possuem um emissor de ondas que irradia o paciente e, DO OUTRO LADO, uma chapa radiográfica que recebe as ondas que atravessarem o corpo do paciente. Como estas ondas são capazes de atravessar tecidos moles mas são bloqueadas por tecidos mais densos como os ossos: onde não há ossos, a radiação X transpassa e atinge a chapa radiográfica, fixando o sal de prata nela presente, formando uma imagem escura na chapa após a revelação; onde há ossos, as ondas são bloqueadas e não chegam à chapa, o sal de nitrato de prata não fixa e sai na revelação, deixando a área da radiografia transparente. Só ocorre a incidência das ondas na chapa radiográfica, fixando o nitrato de prata e registrando as imagens pretendidas, em lugares que não estiverem sob os ossos. Fica clara a impossibilidade de haver um ser capaz de possuir visão e raios X:
a necessidade de ser ao mesmo tempo emissor e receptor das ondas de raio X implica dizer que ele teria que estar ao mesmo tempo dos dois lados do objeto observado.