Aulas 9 Espectroscopia

Transcrição

1 Laboratório rio de Física F IV Aulas 9 Espectroscopia Profs.: Eduardo Ribeiro de Azevêdo e Luiz Antonio O. Nunes Técnico de Lab.: Ércio Santoni

2 O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO TICO 0,4 0.7 µm λ = c f Azul 0.4µm Verde 0.5µm Vermelho 0.6µm

3 DISPERSÃO DA LUZ POR DIFERENÇA A DE ÍNDICE DE REFRAÇÃO Concentração dos raios por reflexão interna total O Arco Íris A aparente inversão de cores ocorre devido a visualização ocorrer para diferentes gotas Arco Íris secundários Dispersão por diferença de índice de refração Observação do arco

4 DISPERSÃO DA LUZ POR DIFERENÇA A DE ÍNDICE DE REFRAÇÃO Prismas: Como o índice de refração depende do comprimento de onda da luz, raios com diferentes comprimentos de onda sofrem desvios diferentes quando atravessam um prisma

5 a1 a2 a3 a4 = = = L d 2d 3d 4d GRADES ou REDES DE DIFRAÇÃO (semelhança de triângulos) (máximos de interferência) Se a 1 = λ => a2 = 2 λ ; a3 = 3λL (posição dos máximos) λ = senθ 1 d nλ senθ 2λ = = senθ d 2 d n = 0,1,2,3...

6 2 2 2 sen ( β ) sen ( Nγ ) I = N I0 2 2 ; β sen ( γ ) πb β = sen ( θ ) ; λ π a γ = sen ( θ ) λ GRADES ou REDES DE DIFRAÇÃO Para diferentes comprimentos de onda Poder de Resolução da Rede: λ PR = = mn λ 2

7 Grades de difração por transmissão David Rittenhouse Tela muito distante Máximo de a sin θ = m mλ incidência normal:

8 Grades de difração por reflexão Exemplo: disco CD Grade angulada:

9 Leitor de CD/DVD Vale : interferência construtiva platô: interferência destrutiva

10 O ESPECTRO SOLAR Alguns comprimentos de onda estão ausentes no espectro quando medido na terra, o que é atribuído à absorção de luz por moléculas e átomos da atmosfera.

11 Átomo de Hidrogênio: Modelo de Bohr Instituto de Física de São Carlos SISTEMAS ATÔMICOS Hidrogênio Niels Bohr n E λ = n 13,6eV = 2 n hc E n Raias de emissão e absorção são associadas com transições eletrônicas permitidas

12 SISTEMAS ATÔMICOS Comparação do Átomo de Hidrogênio e o Átomo de He + : Raias de emissão são características de cada tipo de átomo

13 SISTEMAS ATÔMICOS Complexidade do espectro e Estrutura Fina: Transições no Átomo de Sódio Spin-órbita Espectros dos átomos tornam se mais complexos se outras interações são relevantes

14 No Infra-vermelho temos impressão digital de moléculas E = hf = hc λ Em um sistema de unidades onde h=c=1 energia é dada em unidades de inverso de comprimento, ou seja, cm -1

15 SISTEMAS ATÔMICOS Exemplos de Espectros atômicos: Hidrogênio Nitrogênio Oxigênio Carbono Argônio Ferro

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17 PRINCÍPIOS PIOS DE ESPECTROSCOPIA ÓPTICA Espectroscopia por Absorção ão: Raias de absorção são características de cada material fenda

18 Sódio Cobre Estrôncio

19 PRINCÍPIOS PIOS DE ESPECTROSCOPIA ÓPTICA 6-) Espectroscopia de Emissão: Raias de emissão são características de cada material fenda

20 Primeiro espectrógrafo Bunsen Kirchoff

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23 Espectrógrafo de grade de difração Mirrors Light slit reflective grating Detector Usualmente as grades têm milhares de fendas e são caracterizadas pelo número n de fendas (linhas) por cm (mm) (por exemplo: : 6000 cm - 1 )

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28 Interferômetro de Michelson Albert Abraham Michelson Placa compensadora +λ/2 - reflection Se a diferença de caminho é 2(d 1 -d 2 )=mλ - minimo, ponto escuro Se a diferença de caminho é 2(d 1 -d 2 )=mλ+λ/2 - maximo, ponto brilhante +λ/2 - reflection

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30 4 3 Interferograma FFT

31 ESPECTROSCOPIA DE INFRAVERMELHO * Região espectral: cm -1 ( nm) x v = 1 I 0 I hν v = 0 * Fenômeno: Absorção de freqüências correspondentes a energias de vibração da amostra (E V = E 1 E 0 ). I = I exp 0 ( αx) α = coeficiente de absorção (cm -1 ) x = espessura da amostra (cm) I % T = I 0

32 Experimental - Medida interferométrica trica detector IV I amostra I 0 Interferômetro de Michaelson espelho fixo espelho móvel divisor feixe fonte Amostras: transparentes ou opacas (em KBr)

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