Espectros, Radiações e Energia

Apresentação em tema: "Espectros, Radiações e Energia"— Transcrição da apresentação:

1 Espectros, Radiações e Energia
Prof. Luciano Pedroso Prof. Giovanni Costa Contribuições: Ivana Lovo

2 Espectros. Espectros de emissão e de absorção.
A natureza destas e de outras figuras multicolores era desconhecida e encarada como algo de fantasmagórico. Por isso lhes chamaram ... ESPECTROS!

3 Espectro Eletromagnético
Clique na imagem para simular!

4 A luz branca é o resultado da mistura das várias cores do arco-íris
O arco-íris foi o primeiro espectro observado. Resulta da decomposição da luz branca. A luz branca é o resultado da mistura das várias cores do arco-íris

5 Newton estudou de modo sistemático a decomposição da luz solar.
Fac-símile de Opticks de Newton– Book I, Part II, Plate IV (1704)

6 Joseph Fraunhofer (1817)

7 Uma Descoberta Totalmente Inesperada (1859)
Gustav Kirchhoff (left) and Robert Bunsen (Reproduced courtesy of the Library and Information Centre, The Royal Society of Chemistry.) Gustav Kirchhoff (esquerda) e Robert Bunsen

8 A causa das linhas de Fraunhofer: os elementos químicos!!!
Bunsen desenvolveu um poderoso queimador a gás (o “bico de Bunsen”) Kirchhoff fez “uma descoberta totalmente inesperada.” Quando certas substâncias químicas foram aquecidos no bico de Bunsen, aparecia linhas brilhantes características. Em alguns casos, estes eram exatamente nos mesmos pontos no espectro que as linhas escuras de Fraunhofer.

9 O Grande Projeto de Kirchhoff e Bunsen
Cada elemento químico produz um espectro único. Isto proporciona uma espécie de “impressão digital” que pode confirmar a presença desse elemento. Kirchhoff e Bunsen reconheceram que esta poderia ser uma poderosa ferramenta para “a determinação da composição química do Sol e as estrelas fixas.” Ao longo da década de 1860, Kirchoff conseguiu identificar cerca de 16 elementos químicos diferentes entre as centenas de linhas que ele registrou no espectro do Sol. A partir desses dados, Kirchoff pode especular sobre a composição química do Sol, bem como a sua estrutura.

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11 TIPOS DE ESPECTROS Contínuos Descontínuos ou de riscas
He Se o espectro solar for observado em espectroscópios mais potentes, encontra-se uma série de riscas negras (riscas de absorção). São as linhas de Fraunhofer

12 Fraunhofer observando espectros
Espectro solar obtido por Fraunhofer em 1814

13 Lâmpada Lâmpada Gás frio Tela Prisma Tela Prisma Fótons reemitidos
Espectro contínuo Tela Prisma fenda Lâmpada Espectro contínuo + linhas de absorção Fótons reemitidos Tela Prisma fenda Gás frio Lâmpada

14 Lâmpada Hidrogênio aquecido Tela Prisma Tela Prisma vermelho verde
Espectro contínuo Tela Prisma Lâmpada vermelho verde violeta linhas de emissão Tela Prisma Hidrogênio aquecido

15 Hidrogênio Sódio Hélio Neonio Mercúrio
Espectro de emissão de alguns elementos conhecidos

16 ESPECTROS de emissão: de absorção: Temos assim: Energia Espectro de
(riscas) Substância que absorve certas radiações % Absorção

17 Comprimento de onda Cada elemento tem um espectro de emissão próprio.
As riscas características são as suas “impressões digitais” (como um código de barras). Hidrogênio Hélio Sódio Ferro Comprimento de onda

18 l1 l2 l3 l1 l2 l3 X excitado Espectro de emissão Espectro de absorção
Se um pouco de um dado elemento X for atravessado por luz branca, o elemento absorve as mesmas radiações (mesma energia) que é capaz de emitir. l1 l2 l3 X excitado Emissão Espectro de emissão X Espectro de absorção X Luz branca Absorção l1 l2 l3

19 O fogo de artifício resulta da emissão de luz de várias cores
por parte dos átomos excitados pelo calor libertado na combustão dos foguetes. SAIS COR da CHAMA Sais de potássio Violeta Sais de sódio Amarela Sais de lítio Vermelho-carmesim Sais de bário Verde-amarelado Sais de estrôncio Carmesim Sais de cálcio Vermelha-alaranjada Sais de magnésio Branco brilhante Sais de cobre(II) Verde As cores conferidas às chamas utilizam-se na análise elementar por via seca (ensaios de chama).

20 Haverá radiações para cada um dos lados do visível?
O espectro electromagnético. Comparação das radiações quanto à sua energia e efeito térmico Comprimento de onda ? ? Visível Haverá radiações para cada um dos lados do visível? Há. A luz visível é apenas uma pequena parte das radiações electromagnéticas.

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22 A luz visível é apenas uma pequena
parte das radiações electromagnéticas. energia

23 As radiações ultravioletas (UV) têm comprimentos de onda menores que as visíveis.
As radiações infravermelhas (IV) têm comprimentos de onda maiores que as visíveis. A IV B UV < l > l

24 A intensidade* das radiações depende da fonte e do comprimento de onda (cor).
*A intensidade da radiação é proporcional ao número de fótons emitidos por unidade de tempo

25 FIGURE 4-12 The Absorption and Emission of
FIGURE 4-12 The Absorption and Emission of an H Photon This schematic diagram of hydrogen’s four lowest allowed orbits shows what happens when a hydrogen atom absorbs or emits an H photon, which is red and has a wavelength of nm. The spectral lines by such events are also shown. (a) A photon is absorbed by the electron, causing the electron to transition from orbit n 2 up to orbit n 3. (b) A photon is emitted as the electron makes a transition from orbit n 3 down to orbit n 2.

26 Simulação do átomo de Hidrogênio

27 Assinaturas químicas Transições eletrônicas para estados de energia inferiores produzem um padrão característico de linhas de emissão.

28 Assinaturas químicas Transições para estados de energia superiores produzem um padrão característico de linhas de absorção nos mesmos comprimentos de onda.

29 Como será possível saber que elementos existem no Sol e noutras estrelas mais longínquas?
Partindo da análise dos espectros de emissão e de absorção da luz proveniente dessas estrelas.

30 Comparando os espectro de um dado elemento na Terra com o espectro desse elemento na luz proveniente das estrelas verifica-se que a posição de todas as riscas no espectro estrelar está um pouco desviada no sentido do vermelho, ou seja, no sentido das radiações de maior comprimento de onda. Este efeito é uma consequência da estrela se afastar, ou seja, da expansão do Universo. Espectro do elemento na Terra: Espectro do elemento na estrela: Red shift l

31 Hubble ou Lemaitre?

32 De volta ao passado... séculos XVII, XVIII, XIX e XX ...

33 Natureza da Luz Duas visões do século XVII:
Isaac Newton acreditava que a luz era composta de partículas Christian Huygens acreditava que a luz era uma onda

34 Século XIX: A Luz é Onda A natureza corpuscular da luz prevaleceu, graças a Newton, até o início do século XIX. Thomas Young (1801) realizando a experiência da fenda dupla, mostra o fenômeno de interferência da luz e conclui sobre sua natureza ondulatória. Augustin-Jean Fresnel confirma mais tarde resultados de Young. franjas de interferência fonte fendas

35 A Luz é uma Onda!!!!! (Young 1801) Thomas Young FRS foi um polímata e médico britânico .  Young fez notáveis ​​contribuições científicas para os campos da visão, luz, mecânica sólida, energia, fisiologia, linguagem,  harmonia musical e egiptologia .

36 Mas... a Luz é uma Partícula!!!! O Efeito Fotoelétrico explicado (1905)
Evidência que a luz se comporta como partícula, dependendo do arranjo experimental Surge o conceito do fóton Mas a luz também se comporta como onda!!! complementaridade (onda-partícula)

37 A dualidade onda-partícula