Sumário. Espectros, Radiação e Energia

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1 Sumário Das Estrelas ao átomo Unidade temática 1 Emissão da radiação pelas estrelas. Temperatura das estrelas. Tipos de espectros. Os espectros emitidos pelas estrelas. dos átomos dos elementos. APSA 4. Emissão da radiação pelas estrelas Emissão de radiação pelas estrelas Atualmente, os astrónomos conseguem saber a que temperatura se encontra a superfície de uma estrela a partir da luz que ela emite. Uma estrela mais fria tem o seu pico de emissão mais perto do vermelho e uma estrela mais quente tem o seu pico mais próximo do azul. O Sol pode considerar-se uma estrela de temperatura intermédia com o seu pico de emissão no amarelo. O que são espetros? Que tipo de espetros emitem as estrelas? 1

2 Emissão da radiação pelas estrelas A natureza destas e de outras figuras multicolores era desconhecida e encarada como algo de fantasmagórico. Por isso lhes chamaram... ESPECTROS! O arco-íris foi o primeiro espectro a ser observado. Resulta da decomposição da luz branca. A luz branca é o resultado da mistura das várias cores. A luz solar é designada por luz branca por conter todas as radiações visíveis e diz-se policromática 2

3 Um espectro é o conjunto de radiações simples ou monocromáticas, emitidas por uma fonte de luz, convenientemente separadas. ( ) Fac-símile de Opticks de Newton Book I, Part II, Plate IV (1704) Newton estudou de modo sistemático a decomposição da luz solar por um prisma. 3

4 Tipos de espectros ESPECTROS CONTÍNUOS DESCONTÍNUOS São espectros em que as várias cores se sucedem umas às outras sem interrupção, estabelecendo-se uma transição gradual entre as várias cores. São espectros que se apresentam sob a forma de riscas brilhantes e separadas por um fundo negro. Tipos de espectros ESPECTROS DESCONTÍNUOS EMISSÃO ABSORÇÃO O espectro de emissão é caracterizado por ter linhas brilhantes sobre um fundo negro O espectro de absorção é caracterizado por ter linhas negras sobre um fundo colorido 4

5 de emissão e espectros de absorção Espectro de emissão do hidrogénio 5

6 Espectro de emissão e espectro de absorção do hidrogénio ESPECTRO DE EMISSÃO DO ÁTOMO DE H ESPECTRO DE ABSORÇÃO DO ÁTOMO DE H Espectro de emissão e espectro de absorção do hidrogénio e comprimento de onda 6

7 Joseph von Fraunhofer ( ) alemão Fraunhofer observando espectros Espectro solar obtido por Fraunhofer em 1814 Espectro de absorção solar obtido com espectroscópio de grande resolução Absorção por elementos presentes no Sol Riscas de absorção o o As riscas negras resultam da absorção de radiação por elementos químicos presentes na parte mais externa do Sol. 7

8 Espectro solar observado com um espectroscópio de alta resolução A radiação emitida pelo Sol informa-nos sobre a sua composição química à superfície. Como algumas das riscas coincidem com as riscas dos espectros de emissão dos átomos referidos, podemos concluir que esses átomos estão presentes na atmosfera solar. Os espectros identificam os seus constituintes por comparação com os espectros dos átomos dos respetivos elementos obtidos em laboratório. das estrelas Os espectros das estrelas são espectros descontínuos de riscas de absorção. Estas riscas correspondentes às energias absorvidas pelos diferentes átomos que se encontram na zona mais fria da atmosfera da estrela. Espectro (A) de uma estrela; espectro (B) do hidrogénio. A comparação dos espectros põe em evidência a presença de hidrogénio nessa estrela porque os comprimentos de onda das riscas negras no espectro de absorção (A) correspondem aos mesmos comprimentos de onda das riscas coloridas do espectro (B). 8

9 dos átomos dos elementos Cada átomo ou molécula pode ser identificado pelo seu espectro, diz-se que o espetro de um átomo é a sua impressão digital. Não há dois átomos com o mesmo espectro. Como são produzidas as linhas ou riscas espectrais? As linhas espectrais são produzidas quando os eletrões dos átomos ou das moléculas são excitados através do fornecimento de energia. Quando um eletrão ocupa o estado de menor energia possível diz-se que o átomo se encontra no estado fundamental. 9

10 Como são produzidas as linhas ou riscas espectrais? Ao fornecer energia ao átomo os seus eletrões poderão alterar o seu estado energético, passando a um estado excitado, que dura alguns instantes. Os eletrões voltam ao seu estado fundamental, libertando a energia que absorveram sob a forma de radiação, sendo alguma emitida na zona do visível. Como são produzidas as linhas ou riscas espectrais? Explicação segundo o modelo de Bohr e para o átomo de hidrogénio Prof. Luís Perna 10

11 Modelo atómico de Bohr Representação do átomo de hidrogénio segundo o modelo de Bohr Núcleo Eletrão Órbita atómica Prof. Luís Perna Espectro de absorção Prof. Luís Perna 11

12 Espectro de absorção Prof. Luís Perna Espectro de emissão Prof. Luís Perna 12

13 Espectro de emissão Prof. Luís Perna As riscas espectrais devem-se à absorção e/ou emissão de energia (fotões) pelo átomo. Esta energia está associada a transições eletrónicas. Como os átomos absorvem ou emitem fotões de energia específica, então a energia dos níveis de um átomo, entre os quais ocorre uma transição eletrónica, tem um valor específico, ou seja, diz-se que a energia está quantificada. Prof. Luís Perna 13

14 Arquitetura do Universo dos átomos dos elementos TPC Exercícios que ficarem por resolver da APSA 4. 14