Uma aula sobre espectros eletromagnéticos
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- Laís Caiado Vidal
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1 Uma aula sobre espectros eletromagnéticos Baseado no texto de Francisco Jablonski (INPE) 1
2 O que entendemos por espectro? 2
3 O que entendemos por espectro? Exemplo: Espectro acústico 2
4 O que entendemos por espectro? Exemplo: Espectro acústico 2
5 O que entendemos por espectro? Exemplo: Espectro acústico Intensidade x freqüencia 2
6 O que entendemos por espectro? Exemplo: Espectro acústico Intensidade x freqüencia Piano: 262, 294, 330, 349, 392, 440 e 494 Hz 2
7 O que entendemos por espectro? Exemplo: Espectro acústico Intensidade x freqüencia Piano: 262, 294, 330, 349, 392, 440 e 494 Hz Origem: ondas de pressão 2
8 Freqüência x comprimento de onda 3
9 Freqüência x comprimento de onda 3
10 Freqüência x comprimento de onda 3
11 Freqüência x comprimento de onda 3
12 Freqüência x comprimento de onda 3
13 Freqüência x comprimento de onda 3
14 Freqüência x comprimento de onda Comprimento de onda 3
15 Freqüência x comprimento de onda Comprimento de onda 3
16 Freqüência x comprimento de onda Comprimento de onda Frequência 3
17 Freqüência x comprimento de onda Comprimento de onda Frequência 3
18 Freqüência x comprimento de onda Comprimento de onda Exercício: Quanto vale λ para uma onda acústica com freqüência igual ao la 3? Frequência 3
19 Freqüência x comprimento de onda Comprimento de onda Exercício: Quanto vale λ para uma onda acústica com freqüência igual ao la 3? Frequência Resposta: λ = 340/440 = 0,77 m 3
20 Dois exemplos de espectros acústicos em Astrofísica 4
21 Dois exemplos de espectros acústicos em Astrofísica Oscilações acústicas no Sol 4
22 Dois exemplos de espectros acústicos em Astrofísica Oscilações acústicas no Sol e em α Centauri 4
23 Outro tipo de espectro 5
24 Outro tipo de espectro Na região das FM ( MHz) 5
25 Outro tipo de espectro Na região das FM ( MHz) 5
26 Outro tipo de espectro Na região das FM ( MHz) Intensidade x freqüencia 5
27 Outro tipo de espectro Na região das FM ( MHz) Intensidade x freqüencia Ondas eletromagnéticas 5
28 Outro tipo de espectro Na região das FM ( MHz) Intensidade x freqüencia Ondas eletromagnéticas Emissão discreta 5
29 O espectro eletromagnético! 6
30 O espectro eletromagnético! 6
31 O espectro eletromagnético! Lembrar: 6
32 O espectro eletromagnético! Lembrar: 6
33 O espectro eletromagnético! Lembrar: 6
34 O espectro eletromagnético! Lembrar: O espectro eletromagnético 6
35 A nossa percepção do Espectro EletroMagnético 7
36 Como vemos o espectro de gases excitados 8
37 Como vemos o espectro de gases excitados 8
38 Como vemos o espectro de gases excitados 8
39 Como vemos o espectro de gases excitados nm 8
40 Como vemos o espectro de gases excitados nm nm 8
41 Continuação 9
42 O espectro de lâmpadas fluorescentes Luz visível (lâmpadas fluorescentes) ( 10
43 O espectro de lâmpadas fluorescentes Luz visível (lâmpadas fluorescentes) Unidades: 0,55 µm = 550 nm = 5500 Å 1 nm = 1 nanometro = 10-9 m 1 µm = 1 micrometro = 10-6 m 1 Å = 1 Angstron = m ( 10
44 O espectro de lâmpadas fluorescentes Luz visível (lâmpadas fluorescentes) Unidades: 0,55 µm = 550 nm = 5500 Å 1 nm = 1 nanometro = 10-9 m 1 µm = 1 micrometro = 10-6 m 1 Å = 1 Angstron = m Emissão discreta + contínua ( 10
45 O espectro de lâmpadas fluorescentes Luz visível (lâmpadas fluorescentes) Linha espectral Unidades: 0,55 µm = 550 nm = 5500 Å 1 nm = 1 nanometro = 10-9 m 1 µm = 1 micrometro = 10-6 m 1 Å = 1 Angstron = m Emissão discreta + contínua ( 10
46 O espectro do céu nublado e do céu azul 11
47 O espectro de corpo negro 12
48 O espectro de corpo negro Lei de Planck (forma da curva) 12
49 O espectro de corpo negro Lei de Planck (forma da curva) 12
50 O espectro de corpo negro Lei de Planck (forma da curva) Lei de Wien ( máximo) 12
51 O espectro de corpo negro Lei de Planck (forma da curva) Lei de Wien ( máximo) 12
52 O espectro de corpo negro Lei de Planck (forma da curva) Lei de Wien ( máximo) Lei de Stefan-Boltzmann (área) 12
53 O espectro de corpo negro Lei de Planck (forma da curva) Lei de Wien ( máximo) Lei de Stefan-Boltzmann (área) 12
54 O espectro do Sol e da Terra Ambos os espectros podem ser representados por uma curva de corpo negro! 6000 K 300 K Comprimento de onda (cm) 13
55 Espectro: contínuo, emissão, absorção 14
56 Espectro: contínuo, emissão, absorção A aproximação de corpo negro é boa para o espectro contínuo de muitas estrelas 14
57 Espectro: contínuo, emissão, absorção A aproximação de corpo negro é boa para o espectro contínuo de muitas estrelas Linhas de emissão indicam a presença de gás tênue excitado e/ou ionizado 14
58 Espectro: contínuo, emissão, absorção A aproximação de corpo negro é boa para o espectro contínuo de muitas estrelas Linhas de emissão indicam a presença de gás tênue excitado e/ou ionizado Linhas de absorção indicam a presença de gás mais frio entre a região emissora e o observador 14
59 Espectro: contínuo, emissão, absorção A aproximação de corpo negro é boa para o espectro contínuo de muitas estrelas Linhas de emissão indicam a presença de gás tênue excitado e/ou ionizado Linhas de absorção indicam a presença de gás mais frio entre a região emissora e o observador Linhas de emissão ou absorção podem ser utilizadas para determinar a velocidade radial da fonte! 14
60 Espectro: contínuo, emissão, absorção A aproximação de corpo negro é boa para o espectro contínuo de muitas estrelas Linhas de emissão indicam a presença de gás tênue excitado e/ou ionizado Linhas de absorção indicam a presença de gás mais frio entre a região emissora e o observador Linhas de emissão ou absorção podem ser utilizadas para determinar a velocidade radial da fonte! 14
61 Espectro: contínuo, emissão, absorção A aproximação de corpo negro é boa para o espectro contínuo de muitas estrelas Linhas de emissão indicam a presença de gás tênue excitado e/ou ionizado Linhas de absorção indicam a presença de gás mais frio entre a região emissora e o observador Linhas de emissão ou absorção podem ser utilizadas para determinar a velocidade radial da fonte! Rotação 14
62 Espectro: contínuo, emissão, absorção A aproximação de corpo negro é boa para o espectro contínuo de muitas estrelas Linhas de emissão indicam a presença de gás tênue excitado e/ou ionizado Linhas de absorção indicam a presença de gás mais frio entre a região emissora e o observador Linhas de emissão ou absorção podem ser utilizadas para determinar a velocidade radial da fonte! Rotação 14
63 Espectro: contínuo, emissão, absorção A aproximação de corpo negro é boa para o espectro contínuo de muitas estrelas Linhas de emissão indicam a presença de gás tênue excitado e/ou ionizado Linhas de absorção indicam a presença de gás mais frio entre a região emissora e o observador Linhas de emissão ou absorção podem ser utilizadas para determinar a velocidade radial da fonte! Rotação Período orbital 14
64 Espectro: contínuo, emissão, absorção A aproximação de corpo negro é boa para o espectro contínuo de muitas estrelas Linhas de emissão indicam a presença de gás tênue excitado e/ou ionizado Linhas de absorção indicam a presença de gás mais frio entre a região emissora e o observador Linhas de emissão ou absorção podem ser utilizadas para determinar a velocidade radial da fonte! Rotação Período orbital 14
65 Espectro: contínuo, emissão, absorção A aproximação de corpo negro é boa para o espectro contínuo de muitas estrelas Linhas de emissão indicam a presença de gás tênue excitado e/ou ionizado Linhas de absorção indicam a presença de gás mais frio entre a região emissora e o observador Linhas de emissão ou absorção podem ser utilizadas para determinar a velocidade radial da fonte! Rotação Período orbital Redshift 14
66 Espectro: contínuo, emissão, absorção A aproximação de corpo negro é boa para o espectro contínuo de muitas estrelas Linhas de emissão indicam a presença de gás tênue excitado e/ou ionizado Linhas de absorção indicam a presença de gás mais frio entre a região emissora e o observador Linhas de emissão ou absorção podem ser utilizadas para determinar a velocidade radial da fonte! Rotação Período orbital Redshift 14
67 Classificação espectral (estrelas) Diferentes elementos químicos apresentam diferentes intensidades de linhas de absorção, conforme a temperatura da atmosfera. 15
68 Classificação espectral (estrelas) Diferentes elementos químicos apresentam diferentes intensidades de linhas de absorção, conforme a temperatura da atmosfera. A classificação espectral numa sequência de temperaturas é denotada pelas letras O,B,A,F,G,K,M 15
69 Classificação espectral (estrelas) Diferentes elementos químicos apresentam diferentes intensidades de linhas de absorção, conforme a temperatura da atmosfera. A classificação espectral numa sequência de temperaturas é denotada pelas letras O,B,A,F,G,K,M A classificação numa sequência de gravidades superficiais é denotada por algarismos romanos. Ia Ib II III IV V Supergigantes mais luminosas Supergigantes menos luminosas Gigantes luminosas Gigantes normais Subgigantes Anãs (da seqüência principal) 15
70 Classificação espectral (estrelas) Diferentes elementos químicos apresentam diferentes intensidades de linhas de absorção, conforme a temperatura da atmosfera. A classificação espectral numa sequência de temperaturas é denotada pelas letras O,B,A,F,G,K,M A classificação numa sequência de gravidades superficiais é denotada por algarismos romanos. O Sol é uma estrela tipo G2 V Aldebaran é uma K5 III Ia Ib II III IV V Supergigantes mais luminosas Supergigantes menos luminosas Gigantes luminosas Gigantes normais Subgigantes Anãs (da seqüência principal) 15
71 Tipo espectral O B A 16
72 Tipo espectral A F G 17
73 Tipo espectral F G K 18
74 Um espectro na faixa rádio Molécula do CS 19
75 Um espectro na faixa rádio Molécula do CS Eixo X: Como Δλ/λ = Δν/ν = Δv/c o eixo X pode ser expresso em termos de velocidade: Δv = c x (ν )/
76 Um espectro na faixa rádio Molécula do CS Eixo X: Como Δλ/λ = Δν/ν = Δv/c o eixo X pode ser expresso em termos de velocidade: Δv = c x (ν )/ Eixo Y: lembrar que na lei de Planck, para λ >> λ max B λ T 19
77 Outras regiões do EEM Ultravioleta extremo Raios X 20
78 Em altas energias (raios γ) Intensidade Composição do solo lunar a partir de espectroscopia de raios gama Note o eixo X mostrado em termos de energia (E=hν) 21
79 O Sol ao longo do espectro eletromagnético 171 nm 195 nm 284 nm 304 nm Raios X nm Visível 1083 nm 22
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