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Espalhamento Raman Caminho Óptico e Espectrômetros.

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Apresentação em tema: "Espalhamento Raman Caminho Óptico e Espectrômetros."— Transcrição da apresentação:

1 Espalhamento Raman Caminho Óptico e Espectrômetros

2 Montagem experimental típica

3 O espectro eletromagnético Não tem limites definidos e nem lacunas. curto longo molécula de água proteínavírus bactéria célula bola de baseball casa campo de futebol comp. de onda (em metros) tam. de um comp. de onda nome comum da onda fontes freqüência (Hz) energia de um fóton (eV) baixa alta ondas de rádio micro-ondas infravermelho ultravioleta visível raios-x duros raios-x moles raios gama cavidade rf forno micro-ondas pessoas lâmpadas máq. de raios-x elementos radiativos rádio FM rádio AM radar ALS

4 Componentes ópticos

5 Montagem experimental típica

6 Refletividade: espelhos

7

8 Montagem experimental típica

9 Filtro espacial

10 Holographic Laser Bandpass Filters

11 Filtros: Absorção em materiais ópticos

12 Absorção em materiais ópticos

13 Filtros: Vidros coloridos Nestes filtros a absorção ocorre por dois processos: absorção iônica e espalhamento coloidal. Absorção iônica: óxido de níquel (púrpura), óxido de cobalto (azul), óxido de cromo (verde). Espalhamento coloidal: elementos inorgânicos ou sais formam micro-cristais no vidro, os quais espalham ou absorvem certos.

14 Vidros coloridos

15 Filtros de densidade neutra

16 Interferência Luz solar (branca) composta (cores) Arco-íris Bolha de sabão = refração interferência

17 Interferência superposição construtiva destrutiva Óptica ondulatória

18 Aplicações Filmes anti-reflexivo para lentes, espelhos dielétricos, filtros de interferência, etc

19 Interferência em filmes finos Cores interf. reflex. 2 interfaces Espessura aprox. comprim. de onda ( ) Espessura > coerência coerência < (da fonte)

20 incidente transmitido refletido 2 refletido 1 filme Claro ou escuro? Se r 1 e r 2 em fase ac clara Se r 1 e r 2 fora de fase ac escura n2n2n2n2 n1n1n1n1 n3n3n3n3 a c b i r1r1r1r1 r2r2r2r2 Se 0 dif. de caminho 2L 2L não basta! L em meio diferente do ar dif. L em meio diferente do ar dif. 2)Reflexão pode mudança fase L

21 Mudanças de fase causadas por reflexão Refração fase não muda Reflexão fase pode mudar Caso da óptica: Reflexãomudança de fase Meio com n menor0 Meio com n maior0,5 (ou ) antes depois antes depois

22 n2n2n2n2 n1n1n1n1 n3n3n3n3 a c b i r1r1r1r1 r2r2r2r2 inverte não inverte Retomando a figura: Supondo: n 2 > n 3 e n 2 > n 1 !!!!

23 Equações para a interferência em filmes finos causado por: causado por: 1.Reflexão 1 das ondas 2.Diferença de percurso 3.Propagação em meios com n diferentes Supondo: n 2 > n 3 e n 2 > n 1 !!!! Reflexãor 1 r 2 0,5 Dist. percorrida2L n dist. Percorridan 2

24 Equações para a interferência em filmes finos Logo: Em fase: 2L=(número impar/2) ( /n 2 ) Em fase: 2L=(número impar/2) ( /n 2 ) fora: 2L=(número inteiro) ( /n 2 ) (max-claro) (min-escuro) ATENÇÃO: Ainda supondo: n 2 > n 3 e n 2 > n 1 !!!! Caso contrário as equações podem ser invertidas.

25 Filtros de interferência

26

27

28 Montagem experimental típica

29 Lentes: Aberração cromática

30 Lentes acromáticas Dubletos n diferentes

31 Aberração esférica

32 Lentes asféricas Curva corrigida

33 Montagem experimental típica

34 Montagem experimental típica Holographic Notch and SuperNotch® Filters

35 Montagem experimental típica

36 Espectrômetro: esquema

37 Espectrômetros: Tutorial

38 Redes de difração Grande número de fendas (ranhuras) Rede de difração

39 5 fendas 10 fendas

40 Redes de difração (máx. linhas) ordem m Laser de He-Ne

41 Largura das linhas (meia-largura da linha em ) Capacidade de resolver largura das linhas

42 Redes de difração: dispersão e resolução Dispersão (D): separação de próximos (definição) E numa rede de difração?

43 Para a rede: Diferenciando: Para ângulos pequenos: Logo:

44 Resolução (R): largura de linha (definição) Para a rede: Lembrando que: Temos então: Ou:

45 Comparação entre dispersão e resolução (graus) intensidade 13,4 25,5 13,4 Rede A Rede B Rede C = 589 nm e m = 1 intensidade

46 Abertura numérica Descreve a capacidade de coletar luz. Quanto maior a N.A., maior fluxo de radiação é coletado N.A. = n sen N.A. = n sen

47 F/# Quanto menor o F/# maior o fluxo de radiação coletado F/# = 1/(2 n sen ) = 1/(2 N.A.) F/# = 1/(2 n sen ) = 1/(2 N.A.)

48 Fastie-Ebert Configuration

49 Czerny-Turner Configuration

50 Choosing a Monochromator/Spectrograph Select an instrument based on: A system that will allow the largest entrance slit width for the bandpass required. The highest dispersion. The largest optics affordable. Longest focal length affordable. Highest groove density that will accommodate the spectral range. Optics and coatings appropriate for specific spectral range. Entrance optics which will optimize etendue. If the instrument is to be used at a single wavelength in a non-scanning mode, then it must be possible to adjust the exit slit to match the size of the entrance slit image. Remember: f/value is not always the controlling factor of throughput. For example, light may be collected from a source at f/1 and projected onto the entrance slit of an f/6 monochromator so that the entire image is contained within the slit. Then the system will operate on the basis of the photon collection in the f/l cone and not the f/6 cone of the monochromator.

51 Montagem experimental típica

52 Detectores: Efeito fotoelétrico h = + K (Einstein 1905)

53 Fotomultiplicadora

54

55 Semicondutores

56 A) h 1 > energia do gap B) h 2 < energia do gap

57 Junções PN

58 Fotodiodos Fotodiodos são constituídos de junções PN trabalhando em polarização reversa.

59 Multicanal: CCD (charge coupled device)

60 Multicanal: CCD

61 Multicanal: CCD

62

63 Espectrômetro: Renishaw (química UFPR (CT- Infra))

64

65 Espectrômetros: Jobin-Yvon T64000

66 Jobin-Yvon T64000

67 Raman optical activity (ROA) Lysozyme

68 HoloSpec ƒ/1.8i Holographic Imaging Spectrograph


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