Espetros contínuos e descontínuos

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Espetros contínuos e descontínuos

[Imagem: www.hdwallpapersinn.com] Miguel Neta, novembro de 2018

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Espetro visível

Espetro = decomposição/separação Com um prisma de vidro é possível observar a

divisão da luz branca em várias cores.

Este conjunto de cores é chamado espetro

visível.

A luz branca é policromática porque é constituída pelas várias cores (luz monocromática).

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No prisma, a radiação que sofre:

Menor desvio: vermelha; Maior desvio: violeta.

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Cada cor tem um valor de energia associado. A radiação de:

Menor energia é a vermelha; Maior energia é a violeta.

Mas... há mais radiações do que as cores que vemos.

O conjunto de todas as radiações (as que vemos e as que não vemos) é o espetro

eletromagnético.

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Comprimento de onda (𝝀)

O comprimento de onda é a distância entre dois pontos na mesma fase (é identificado pelo letra grega lambda, 𝜆).

Unidade S.I.: metro, m

Exemplo: 𝜆 = 10-1 _m

𝜆 Espetros contínuos e descontínuos

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Frequência (𝒇)

A frequência de um movimento indica quantas vezes é que esse movimento se repete por unidade de

tempo.

Unidade S.I.: hertz, Hz

por segundo, s-1 Exemplo: 𝑓 = 50 Hz

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Relação entre a frequência e o comprimento de onda

𝑓 = 𝑣

𝜆 em que:

𝑓 – frequência (Hz)

𝑣 – velocidade de propagação da onda (m s-1)

𝜆 – comprimento de onda (m)

A frequência e o comprimento de onda são duas grandezas inversamente proporcionais:

Maior comprimento de onda ⇒ Menor frequência Menor comprimento de onda ⇒ Maior frequência

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Radiação eletromagnética

A radiação eletromagnética é capaz de se propagar no espaço, transportando energia. A velocidade de propagação das radiações eletromagnéticas, no vácuo, é:

𝑐 = 2,99 × 108 m s-1

É um fenómeno gerado pela variação, ao mesmo tempo, de um campo elétrico e um campo

magnético.

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Espetro eletromagnético

O espetro eletromagnético está dividido em 'zonas':

Maior Menor

comprimento comprimento

de onda de onda

Menor Maior

frequência frequência

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Fotão

O conceito de fotão foi criado por Einstein para explicar o comportamento de partícula que a luz por vezes tem.

O fotão representa a menor quantidade de energia de uma onda eletromagnética de uma dada frequência.

A energia, 𝐸, que cada fotão transporta depende da frequência da radiação:

𝐸 = ℎ 𝜈 ou 𝐸 = ℎ 𝑓

em que:

ℎ – constante de Planck (ℎ = 6,626 × 10-34 J s)

𝜈 ou 𝑓 – frequência da radiação (Hz ou s-1)

Max Karl Ernest Ludwig Planck

(1858-1947).

Albert Einstein(1879-1955).

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Comprimento

Tipo de onda Frequência de onda Energia

Ondas de rádio Menor Maior Menor

Micro-ondas

Infravermelho (IV) Visível (Vis)

Ultravioleta (UV) Raios X

Raios 𝛾 (gama) Maior Menor Maior

𝐸 = ℎ 𝑓 Espetros contínuos e descontínuos

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Zonas do espetro eletromagnético/propriedades/utilidades

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Ondas de rádio

São as radiações eletromagnéticas com maior

comprimento de onda (menor frequência e por

isso menor energia).

São usadas em telecomunicações: emissões de rádio e de televisão.

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Micro-ondas

Comprimento de onda menor que as ondas de rádio (maior frequência e maior energia que as ondas de rádio).

Utilizadas em: redes Wi-Fi, bluetooth, outros

serviços de comunicação, radares, radioastronomia e muito utilizadas como meio de confeção de

alimentos.

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Infravermelho (IV)

Este tipo de radiação foi descoberta por Herschel no ano de 1800 (aumento de temperatura do termómetro para além do vermelho).

São as radiações de maior efeito térmico.

Utilizações principais: telecomandos de televisão e outros aparelhos domésticos, cartografia,

meteorologia e termografia (diagnóstico médico).

Frederick William Herschel

(1738-1822).

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Luz visível

É a pequena faixa do espectro eletromagnético que os humanos conseguem captar com os seus

olhos.

Cada indivíduo, e cada espécie animal, tem diferente capacidade de captar as radiações, pelo que os limites são variáveis nas fronteiras infravermelho/vermelho e violeta/ultravioleta.

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Ultravioleta (UV)

Podem causar efeitos graves à saúde mas

também são necessários, para que algumas

reações acontecem no nosso corpo. Estão divididas em três zonas:

UV-A (dos 400 aos 320 nm); UV-B (dos 320 aos 280 nm); UV-C (dos 280 nm 100 nm).

A atmosfera terrestre filtra a quase totalidade dos

tipos UV-B e UV-C graças às moléculas de ozono (O₃).

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Raios X

Radiação com uma grande utilidade na medicina: radiografias e tomografias axiais computorizadas

(TAC's).

Tem uma grande capacidade de atravessar os

tecidos humanos, mas menor capacidade de

atravessar os ossos.

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Raios 𝜸 (gama)

São produzidos pelas estrelas e por átomos

radioativos.

São bastantes prejudiciais aos tecidos vivos, destruindo-os.

São usados para radioterapia, para esterilização de materiais e para verificar a qualidade de materiais (gamagrafia).

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Tipos de espetros

Como observar espetros de radiação visível?

Espetroscópios de bolso

Espetroscópios da bancada (Kirchhoff-Bunsen)

[Imagens: portuguese.alibaba.com; www.kruess.com; www.3bscientific.com.br]

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Como observar espetros de radiação visível? Espetros contínuos e descontínuos

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Os espetros podem-se classificar como:

Contínuos;

De riscas (descontínuos). Espetros contínuos e descontínuos

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Os espetros de riscas dividem-se em: Espetros de emissão;

Espetros de absorção. Espetros contínuos e descontínuos

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Espetros das estrelas

1802 – O químico inglês William Hyde Wollaston observou riscas escuras no espetro solar. 1814 – Fraunhofer também observou as riscas no espetro solar e…

…iniciou o estudo dessas riscas medindo o comprimento de onda respetivo.

Identificou 570 linhas e usou as letras A a K para as linhas principais e outras letras para as mais

fracas.

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1859 – Kirchhoff e Bunsen verificaram que as riscas de Fraunhofer coincidiam com as riscas

características de emissão de espetros de elementos químicos.

…deduzindo que as linhas observadas no

espetro solar eram causadas pela absorção de radiação por elementos químicos presentes na atmosfera solar.

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O espetro do Sol é um espetro misto.

As radiações originadas no interior da estrela originam um espetro contínuo.

Os átomos e iões existentes na cromosfera

absorvem algumas destas radiações, provocando o aparecimento das riscas.

matéria

quente _{espetro contínuo}

espetro com riscas gás

Riscas provocadas pelo gás Espetros contínuos e descontínuos

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As riscas permitem identificar quais as partículas existentes nessa estrela.

A intensidade das riscas está relacionada com a maior ou menor presença dessas partículas. Designação Elemento  (nm) A O₂ 759,370 B O₂ 686,719 C H 656,281 D1 Na 589,592 D2 Na 588,995 D3 or d He 587,5618 F H 486,134 G' H 434,047 G Fe 430,790 G Ca 430,774 h H 410,175 H Ca+ _396,847 K Ca+ _393,368

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[Imagens: commons.wikimedia.org]

Espetros contínuos e descontínuos

Comprimento de onda (nanómetros)

In te nsida de (con ta ge ns)

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[Imagem: NASA]

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A intensidade das diferentes radiações do espetro de uma estrela não é igual.

A diferente cor das estrelas é devida à diferente

temperatura de cada estrela.

Estrelas avermelhadas → mais frias (3 500 K) (na figura: Betelgeuse)

Estrelas azuladas → mais quentes (40 000 K) (na figura: Rigel)

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Espetro solar

[Imagem: www.workingwithwaves.com]

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Espetros Espetros Espetros de emissão Contínuos Lâmpadas de incandescência Lâmpadas de halogéneo Corpos incandescentes Descontínuos (riscas) Lâmpadas fluorescentes Lâmpadas de vapor de sódio

Néons Fogo de artifício Tubos de Pluecker Espetros de absorção Descontínuos (riscas) Espetros de estrelas

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Bibliografia

▪ J. Paiva, A. J. Ferreira, C. Fiolhais, “Novo 10Q”, Texto Editores, Lisboa, 2015.