Laboratório rio de Física F IV Aulas 9 Espectroscopia Profs.: Eduardo Ribeiro de Azevêdo e Luiz Antonio O. Nunes Técnico de Lab.: Ércio Santoni
O ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO TICO 0,4 0.7 µm λ = c f Azul 0.4µm Verde 0.5µm Vermelho 0.6µm
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
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
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...
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
Grades de difração por transmissão David Rittenhouse 1732-1796 Tela muito distante Máximo de a sin θ = m mλ incidência normal:
Grades de difração por reflexão Exemplo: disco CD Grade angulada:
Leitor de CD/DVD Vale : interferência construtiva platô: interferência destrutiva
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.
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
SISTEMAS ATÔMICOS Comparação do Átomo de Hidrogênio e o Átomo de He + : Raias de emissão são características de cada tipo de átomo
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
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
SISTEMAS ATÔMICOS Exemplos de Espectros atômicos: Hidrogênio Nitrogênio Oxigênio Carbono Argônio Ferro
PRINCÍPIOS PIOS DE ESPECTROSCOPIA ÓPTICA Espectroscopia por Absorção ão: Raias de absorção são características de cada material fenda
Sódio Cobre Estrôncio
PRINCÍPIOS PIOS DE ESPECTROSCOPIA ÓPTICA 6-) Espectroscopia de Emissão: Raias de emissão são características de cada material fenda
Primeiro espectrógrafo Bunsen Kirchoff
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 )
Interferômetro de Michelson Albert Abraham Michelson 1852-1931 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
4 3 Interferograma 2 1 0-1 -2-3 1.0 0 200 400 600 800 1000 0.5 FFT 0.0 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
ESPECTROSCOPIA DE INFRAVERMELHO * Região espectral: 100 5000 cm -1 (100.000-2000 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
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)