Espetros contínuos e descontínuos

Transcrição

1 Miguel Neta, novembro de 2018 [Imagem:

2 Espetro visível Espetro = decomposição/separação Com um prisma de vidro é possível observar a divisão da luz branca em várias cores. Este conjunto de cores é chamado espetro visível. A luz branca é policromática porque é constituída pelas várias cores (luz monocromática).

3 Espetro visível No prisma, a radiação que sofre: Menor desvio: vermelha; Maior desvio: violeta.

4 Espetro visível Cada cor tem um valor de energia associado. A radiação de: Menor energia é a vermelha; Maior energia é a violeta. Mas... há mais radiações do que as cores que vemos. O conjunto de todas as radiações (as que vemos e as que não vemos) é o espetro eletromagnético.

5 Comprimento de onda (λ) O comprimento de onda é a distância entre dois pontos na mesma fase (é identificado pelo letra grega lambda, λ). λ Unidade S.I.: metro, m Exemplo: λ = 10-1 m

6 Frequência (f) A frequência de um movimento indica quantas vezes é que esse movimento se repete por unidade de tempo. Unidade S.I.: hertz, Hz por segundo, s -1 Exemplo: f = 50 Hz

7 Relação entre a frequência e o comprimento de onda f = v λ em que: f frequência (Hz) v velocidade de propagação da onda (m s -1 ) λ comprimento de onda (m) A frequência e o comprimento de onda são duas grandezas inversamente proporcionais: Maior comprimento de onda Menor frequência Menor comprimento de onda Maior frequência

8 Radiação eletromagnética A radiação eletromagnética é capaz de se propagar no espaço, transportando energia. A velocidade de propagação das radiações eletromagnéticas, no vácuo, é: c = 2, m s -1 É um fenómeno gerado pela variação, ao mesmo tempo, de um campo elétrico e um campo magnético.

9 Espetro eletromagnético O espetro eletromagnético está dividido em 'zonas': Maior comprimento de onda Menor comprimento de onda Menor frequência Maior frequência

10 Espetro eletromagnético Fotão O conceito de fotão foi criado por Einstein para explicar o comportamento de partícula que a luz por vezes tem. O fotão representa a menor quantidade de energia de uma onda eletromagnética de uma dada frequência. A energia, E, que cada fotão transporta depende da frequência da radiação: Albert Einstein ( ). E = h ν ou E = h f em que: h constante de Planck (h = 6, J s) ν ou f frequência da radiação (Hz ou s -1 ) Max Karl Ernest Ludwig Planck ( ).

11 Espetro eletromagnético E = h f Comprimento Tipo de onda Frequência de onda Energia Ondas de rádio Menor Maior Menor Micro-ondas Infravermelho (IV) Visível (Vis) Ultravioleta (UV) Raios X Raios γ (gama) Maior Menor Maior

12 Zonas do espetro eletromagnético/propriedades/utilidades Ondas de rádio Micro-ondas IV Visível UV Raios X Raios γ

13 Ondas de rádio São as radiações eletromagnéticas com maior comprimento de onda (menor frequência e por isso menor energia). São usadas em telecomunicações: emissões de rádio e de televisão.

14 Micro-ondas Comprimento de onda menor que as ondas de rádio (maior frequência e maior energia que as ondas de rádio). Utilizadas em: redes Wi-Fi, bluetooth, outros serviços de comunicação, radares, radioastronomia e muito utilizadas como meio de confeção de alimentos.

15 Infravermelho (IV) Este tipo de radiação foi descoberta por Herschel no ano de 1800 (aumento de temperatura do termómetro para além do vermelho). São as radiações de maior efeito térmico. Utilizações principais: telecomandos de televisão e outros aparelhos domésticos, cartografia, meteorologia e termografia (diagnóstico médico). Frederick William Herschel ( ).

16 Luz visível É a pequena faixa do espectro eletromagnético que os humanos conseguem captar com os seus olhos. Cada indivíduo, e cada espécie animal, tem diferente capacidade de captar as radiações, pelo que os limites são variáveis nas fronteiras infravermelho/vermelho e violeta/ultravioleta.

17 Ultravioleta (UV) Podem causar efeitos graves à saúde mas também são necessários, para que algumas reações acontecem no nosso corpo. Estão divididas em três zonas: UV-A (dos 400 aos 320 nm); UV-B (dos 320 aos 280 nm); UV-C (dos 280 nm 100 nm). A atmosfera terrestre filtra a quase totalidade dos tipos UV-B e UV-C graças às moléculas de ozono (O 3 ).

18 Raios X Radiação com uma grande utilidade na medicina: radiografias e tomografias axiais computorizadas (TAC's). Tem uma grande capacidade de atravessar os tecidos humanos, mas menor capacidade de atravessar os ossos.

19 Raios γ (gama) São produzidos pelas estrelas e por átomos radioativos. São bastantes prejudiciais aos tecidos vivos, destruindo-os. São usados para radioterapia, para esterilização de materiais e para verificar a qualidade de materiais (gamagrafia).

20 Tipos de espetros Como observar espetros de radiação visível? Espetroscópios de bolso Espetroscópios da bancada (Kirchhoff-Bunsen) [Imagens: portuguese.alibaba.com;

21 Tipos de espetros Como observar espetros de radiação visível?

22 Tipos de espetros Os espetros podem-se classificar como: Contínuos; De riscas (descontínuos).

23 Tipos de espetros Os espetros de riscas dividem-se em: Espetros de emissão; Espetros de absorção.

24 Espetros das estrelas 1802 O químico inglês William Hyde Wollaston observou riscas escuras no espetro solar Fraunhofer também observou as riscas no espetro solar e iniciou o estudo dessas riscas medindo o comprimento de onda respetivo. Identificou 570 linhas e usou as letras A a K para as linhas principais e outras letras para as mais fracas.

25 Espetros das estrelas 1859 Kirchhoff e Bunsen verificaram que as riscas de Fraunhofer coincidiam com as riscas características de emissão de espetros de elementos químicos. deduzindo que as linhas observadas no espetro solar eram causadas pela absorção de radiação por elementos químicos presentes na atmosfera solar.

26 Espetros das estrelas O espetro do Sol é um espetro misto. As radiações originadas no interior da estrela originam um espetro contínuo. matéria quente espetro contínuo Os átomos e iões existentes na cromosfera absorvem algumas destas radiações, provocando o aparecimento das riscas. gás espetro com riscas Riscas provocadas pelo gás

27 Espetros das estrelas Designação Elemento (nm) A O 2 759,370 B O 2 686,719 C H 656,281 D1 Na 589,592 As riscas permitem identificar quais as partículas existentes nessa estrela. A intensidade das riscas está relacionada com a maior ou menor presença dessas partículas. D2 Na 588,995 D3 or d He 587,5618 F H 486,134 G' H 434,047 G Fe 430,790 G Ca 430,774 h H 410,175 H Ca + 396,847 K Ca + 393,368

28 Intensidade (contagens) Espetros das estrelas Comprimento de onda (nanómetros) [Imagens: commons.wikimedia.org]

29 Espetros das estrelas [Imagem: NASA]

30 Espetros das estrelas A intensidade das diferentes radiações do espetro de uma estrela não é igual. A diferente cor das estrelas é devida à diferente temperatura de cada estrela. Estrelas avermelhadas mais frias (3 500 K) (na figura: Betelgeuse) Estrelas azuladas mais quentes ( K) (na figura: Rigel)

31 Espetro solar [Imagem:

32 Espetros Espetros Espetros de emissão Espetros de absorção Contínuos Descontínuos (riscas) Descontínuos (riscas) Lâmpadas de incandescência Lâmpadas de halogéneo Corpos incandescentes Lâmpadas fluorescentes Lâmpadas de vapor de sódio Néons Fogo de artifício Tubos de Pluecker Espetros de estrelas

33 Bibliografia J. Paiva, A. J. Ferreira, C. Fiolhais, Novo 10Q, Texto Editores, Lisboa, 2015.