Prof. Eslley Scatena Blumenau, 26 de Setembro de

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Vinícius Castanho Cesário
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1 Grupo de Astronomia e Laboratório de Investigações Ligadas ao Estudo do Universo Prof. Eslley Scatena Blumenau, 26 de Setembro de e.scatena@ufsc.br

2 A natureza da luz? Dado à sua enorme velocidade, por muito tempo especulou-se que a velocidade da luz fosse infinita. A primeira medida efetiva da velocidade da luz foi realizada por Ole Rømer, entre 1668 e 1678, observando os eclipses de Io.

3 Newton vs. Huygens Até meados do século XVII, duas teorias competiam para explicar de modo satisfatórios os fenômenos ópticos da época. Isaac Newton teoria corspuscular da luz; a luz seria composta de pequenas partículas; Christiaan Huygens teoria ondulatória da luz; a luz seria uma onda se propagando num dado meio; O conflito só se resolveu após os experimentos de Thomas Young, em Através de uma série de experimentos, Young foi capaz de demonstrar que a teoria ondulatória explicava corretamente os resultados encontrados.

4 O experimento de Young

5 A interferência da luz A constatação do fenômeno de interferência produzido pela luz ao atravessar pequenas regiões permitiu a descrição da luz como uma onda. Assim, como as ondas mecânicas conhecidas até então, ela deveria possuir três características fundamentais: Um comprimento de onda; Uma velocidade de propagação; Um meio de propagação.

A natureza da luz? O valor obtido, confirmado somente após a sua morte, foi de 220.000 km/s, calculado por Huygens.

6 A natureza da luz? O valor obtido, confirmado somente após a sua morte, foi de km/s, calculado por Huygens. Outras medidas da velocidade da luz somente seriam realizadas cerca de 150 anos depois, por Hippolyte Fizeau e Leon Foucault, entre 1843 e Utilizando uma roda dentada girando a uma velocidade angular conhecida, e fazendo um feixe de luz passar pela mesma, eles encontraram um valor para a velocidade da luz de km/s, em 1862.

7 Joseph Fraunhofer Com o intuito de resolver os problemas de aberração cromática em telescópios, Joseph Fraunhofer ( ) estudou detalhadamente como cada uma das cores eram refratadas por determinadas lentes.

8 Prismas e Redes de Difração

9 Prismas e Redes de Difração

10 Prismas e Redes de Difração Fraunhofer desenvolveu um método para analisar o espectro da luz utilizando redes de difração, conseguindo uma resolução muito melhor para cada parte do espectro.

11 O espectro luminoso Utilizando estas redes de difração, Fraunhofer foi capaz de analisar, com precisão espetacular, o espectro da luz solar. Analisando em detalhe, notou diversas linhas escuras (574 linhas) no espectro solar, hoje chamadas de Linhas de Fraunhofer. Ainda, comparando com o espectro de outras estrelas, notou que eram diferentes.

Kirchhoff e Bunsen Analisando o espectro luminoso de diferentes tipos de materiais aquecidos, em 1860, Gustav Kirchhof e Robert Bunsen estabeleceram os fundamentos da espectroscopia. I.

12 Kirchhoff e Bunsen Analisando o espectro luminoso de diferentes tipos de materiais aquecidos, em 1860, Gustav Kirchhof e Robert Bunsen estabeleceram os fundamentos da espectroscopia. I. Um sólido incandescente, líquido ou gás sob alta pressão emite um espectro contínuo. II. Um gás quente sob baixa pressão emite uma linha-brilhante ou um espectro de linhas de emissão. III. Um espectro contínuo visto através de um gás frio e de baixa densidade produz um espectro de linhas de absorção.

13 Kirchhoff e Bunsen

14 Espectro dos Elementos Químicos

15 Espectro dos Elementos Químicos

16 Espectro dos Elementos Químicos

17 William Herschell A ideia de que o espectro da luz talvez se estendesse para regiões de comprimento de onda fora do intervalo visível já havia sido levantada por William Herschell, que conduziu experimentos para determinar a intensidade de calor de cada uma das cores do espectro em 1800.

18 William Herschell

19 O Espectro Eletromagnético Foi somente com a unificação da eletricidade e magnetismo, que tem seu ápice nas equações formuladas por Maxwell na segunda metade do século XIX, que se pode entender um pouco mais sobre a natureza da luz, atribuindo-lhe uma velocidade de km/s utilizando valores para constantes físicas da eletricidade e magnetismo. Trabalhos conduzidos por Hertz em 1887 comprovaram a teoria eletromagnética de Maxwell, caracterizando a luz como uma onda eletromanética, cujo espectro era muito além daquele visível. A partir deste momento começou-se a entender melhor a produção de radiação eletromagnética e, então, pode-se utilizá-las para comunicação, como é o caso dos sinais de rádio e televisão.

20 O Espectro Eletromagnético

21 O Espectro Atômico Balmer e Rydberg, em 1885, foram os primeiros a proporem um modelo empírico que explicasse como diferentes elementos emitiam certas linhas espectrais e outras não. Com o advento da mecânica quântica, pode-se então encontrar um modelo satisfatório para explicar tais emissões. Em 1904, J. J. Thomson havia formulado um modelo para o átomo, refinado pela descoberta do núcleo atômico por Rutherford, em No meio tempo, em 1905, Einstein já havia postulado que a luz somente excitaria elétrons de um átomo em quantidades discretas de energia, chamadas de quanta. Proposto por Bohr, em 1913, o modelo atômico explicava como as expressões empíricas de Rydberg e Balmer podiam ser encontradas.

22 O Espectro Atômico

23 Espectro de Emissão e Absorção Assim, conhecendo o espectro de cada elemento químico, podemos entender seu espectro de emissão e absorção. Se existe à disposição do átomo uma energia suficiente para que um de seus elétrons a absorva e, consequentemente, mude para uma camada mais energética, não observaremos a cor correspondente à tal energia, que será sempre absorvida. Isso dá origem ao espectro de absorção. Se, por outro lado, o átomo possui elétrons em camadas mais energéticas, é natural que ele busque a configuração de mínima energia, de modo que ele emitirá luz numa dada frequência proporcional à diferença entre níveis energéticos em que o elétron se encontra, dando origem ao espectro de emissão.

Espectro de Emissão e Absorção Comparando o espectro do Sol com o espectro individual de cada elemento químico, podemos determinar a composição do Sol!

24 Espectro de Emissão e Absorção Comparando o espectro do Sol com o espectro individual de cada elemento químico, podemos determinar a composição do Sol! Ao realizar esta comparação, os astrônomos se depararam com linhas que não existiam nos elementos químicos conhecidos, indicando outro elemento químico no Sol, o qual foi batizado de Hélio.

25 Espectro de Emissão e Absorção

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