Resumo nº1

 

Espetros contínuos e descontínuos

• O espetro eletromagnético traduz a seriação das radiações eletromagnéticas de acordo com a energia ou com a frequência dessas radiações.

• Toda a radiação eletromagnética se propaga no vácuo, com velocidade constante, e, de valor aproximado de 300 000 km/s.

Frequência, v, é o número de ciclos por unidade de tempo. No SI, exprime-se em hertz, Hz, ou seja, número de ciclos por segundo. A frequência é característica da onda, pois depende apenas da fonte que originou a radiação.

A equação de Planck Ef = h v, em que f é a energia de um fotão, v é a frequência da radiação associada eh a constante de Planck, traduz a quantização da energia.

• Para um número N de fotões, a energia da radiação é Erad = N X Ef, em que Ef é a energia de um fotão.

• Quando um átomo absorve energia, um ou mais dos seus eletrões tornam-se excitados, isto é, "saltam" para um nível de energia superior. Se um destes eletrões voltar para o seu nível de energia original, liberta a mesma quantidade de energia sob a forma de radiação.

• O conjunto das radiações absorvidas ou emitidas por uma determinada substância atómica ou molecular constitui o seu espetro.

Os espetros podem ser

• Os espetros são contínuos quando apresentam uma gama contínua de cores numa sucessão em que cada cor se desvanece na outra sem interrupções. Esta sucessão de cores, contém luz de todos os comprimentos de onda, dentro da gama considerada.

• Uma substância, no estado gasoso e a pressão reduzida, quando sujeita a uma descarga elétrica ou a aquecimento, emite um conjunto particular de linhas finas (linhas espetrais) sobre um fundo escuro - espetro de emissão descontínuo ou de riscas.

Os espetros descontínuos ainda se podem classificar em:

- espetro de emissão se a radiação é proveniente do aquecimento ou outra forma de energia, como uma descarga elétrica, fornecida a uma amostra de uma substância;

- espetro de absorção se a radiação resulta após a absorção de radiação branca por uma amostra da substância em estudo.

• De acordo com o modelo de Bohr, cada linha luminosa que aparece no espetro descontínuo dos elementos indica a energia libertada quando o eletrão volta de um nível mais externo para o outro mais próximo do núcleo.

• Cada átomo (ou molécula) pode ser identificado pelas linhas espetrais, caracterizadas por uma determinada energia, do mesmo modo que a espécie humana é identificada pelas suas impressões digitais, razão pela qual se diz que o espetro de um átomo é a sua impressão digital.

 

Espetros de emissão, de absorção eletromagnético

Caracterizar tipos de espetros (de riscas/descontínuos e contínuos, de absorção e de emissão).

Interpretar o espetro de um elemento.

Interpretar o espetro eletromagnético de radiações.

Comparar radiações (UV, VIS, IV) quanto à sua energia e efeito térmico.

Situar a zona visível do espetro no espetro eletromagnético.

Identificar equipamentos diversos que utilizam diferentes radiações.

 

Espetros

 

Atualmente é possível conhecer a composição das estrelas analisando a radiação emitida por elas e que chega até nós.

A luz emitida, por exemplo, por uma galáxia é separada nas radiações simples que a constituem quando atravessa um prisma colocado num aparelho denominado espetroscópio, dando origem a um espetro.

No caso das galáxias o espetro é produzido pelos gases incandescentes das estrelas e pelas poeiras.

 

 Espetroscópio
Um espetroscópio é um instrumento ótico através do qual se obtêm e observam espetros.

Espetro
Quando se faz incidir uma radiação num espetroscópio esta decompõe-se em radiações simples. Ao conjunto destas radiações simples emitidas ou absorvidas por um determinado material chama-se espetro.

 

Espetro da luz branca

O Sol é uma das cerca de 10 000 milhões de estrelas que constituem a nossa galáxia, a Via Láctea.
É dele que recebemos a luz, designada luz branca, que permite a existência de vida na Terra.

Quando fazemos passar a luz branca através de um espetroscópio esta decompõe-se num conjunto contínuo de várias cores – um espetro contínuo.

Exemplo de um espetro contínuo

O arco-íris é um bom exemplo deste espetro contínuo.


Decerto já viste este fenómeno, normalmente em dias chuvosos, quando o Sol aparece, ou então junto a cascatas, em dias de sol.
Já reparaste que elementos há em comum nestas situações tão distintas?
É simples: água e luz solar.

 

Como se forma, então, um arco-íris?

A luz do Sol, ao entrar nas gotículas de água suspensas na atmosfera é refratada e depois reflete-se a partir do interior das gotículas. Conforme a posição das gotículas a cor da radiação refletida vai ser diferente.

Portanto, um arco-íris resulta da refração e reflexão da luz solar por milhares de pequenas gotículas que vão separar a luz solar nas diversas radiações simples que a constituem.

Espetro de emissão e de absorção

Os espetros – o conjunto de radiações simples que constituem uma radiação mais complexa – podem ser de emissão ou de absorção. As riscas observadas no espetro de emissão de uma substância têm correspondência nas riscas observadas no seu espetro de absorção.

 

Espetros contínuos

Os espetros podem ser classificados em contínuos ou descontínuos.

Os espetros visíveis contínuos apresentam uma imagem contínua e multicolorida formada por uma sequência inteira de energias numa gama relativamente extensa. Os materiais incandescentes, sólidos ou líquidos, emitem um espetro contínuo.

 

Espetros descontínuos

Os espetros descontínuos (ou de riscas) contêm riscas que correspondem só a determinadas energias. Se forem de emissão apresentam riscas brilhantes sobre um fundo escuro.

Se forem de absorção possuem riscas escuras sobrepostas ao espetro contínuo de absorção.

 

O espetro e as linhas de Fraunhöfer

Os espetros de absorção apresentam riscas pretas que correspondem a determinadas radiações que foram absorvidas pelos elementos atravessados pela luz, ou seja, correspondem a uma ausência de radiação.

Estas riscas de cor negra foram observadas, pela primeira vez no espetro solar, em 1814, por Fraunhöfer e são, por isso, designadas riscas de Fraunhöfer.

 

 

O espetro como a "impressão digital" de um elemento

Todos os elementos originam espetros de absorção e de emissão, que permitem fazer a sua identificação.

As linhas espetrais têm valores de energia definidos e a sua intensidade (brilho) depende apenas da concentração do elemento.

Estes espetros são característicos de cada elemento e funcionam como sendo a sua ”impressão digital“.

Repara que as linhas escuras presentes no espetro de absorção têm a mesma posição (correspondência) que as linhas brilhantes do espetro de emissão, isto significa que possuem a mesma energia.

Com base nestes espetros podemos identificar a presença de hélio na radiação que nos chega do Sol.

Espetro eletromagnético

A luz visível é apenas uma parte de todas as ondas ou radiações eletromagnéticas que nos rodeiam. Este conjunto de radiações com diferentes energias constitui o espetro eletromagnético.

Este espetro compreende uma gama de radiações eletromagnéticas com diferentes valores de energia, frequência e comprimento de onda.

 

Saber mais... radiação visível

A radiação vísivel corresponde apenas a uma pequena porção do espetro eletromagnético e encontra-se entre a radiação infravermelha e a radiação ultravioleta, com valores de energia entre 3x10-19J e 5x10-19J.

Esta é a única radiação de todo o espetro eletromagnético que o olho humano consegue ver. Esta radiação é emitida ou reemitida por todos os materiais.

 

Saber mais... radiação infravermelha

A radiação infravermelha é menos energética do que a radiação visível, com valores de energia compreendidos entre os 1x10-21J e os 3x10-19J.  Este tipo de radiação não é visível para o ser humano e está associado à sensação de “calor”.

Parte da radiação enviada pelo Sol até à Terra é feito pela radiação infravermelha (é assim que recebemos o calor dessa estrela).

A radiação infravermelha é utilizada na tecnologia de aparelhos de visão nocturna: nestes aparelhos há um detector que capta a radiação infravermelha emitida por diferentes corpos ou objectos e a converte numa imagem em que, conforme a sua temperatura, esses objectos ou corpos têm cores diferentes.

Alguns animais, como as pitons ou as boas possuem este tipo de visão nocturna.

Esta radiação é, também, usada em objectos com os quais convives no quotidiano como os comandos de televisão, os telemóveis ou os computadores.

 

Saber mais... radiação ultravioleta

Com valores de energia que variam entre os 5x10-19J aos 1x10-17J, a radiação ultravioleta é mais energética do que a radiação visível.

Esta radiação não é detetada pelo olho humano mas há certos animais, como algumas aves, répteis e insetos, que têm a capacidade de detetar este tipo de radiação.

O Sol emite radiação ultravioleta (da qual os raios UVA e UVB são os que atingem a superfície terrestre).

As radiações e as suas aplicações

Pela análise do espetro eletromagnético percebemos que nos rodeia um conjunto radiações que não detetamos visualmente mas que utilizamos no nosso dia a dia.

Como ver um espetro em casa?

Como ver um espetro em casa?
Material
lâmpada
CD

Procedimento
Se quiseres observar um espetro em casa pega no CD e observa-o na direção de uma lâmpada, inclinando-o de diferentes maneiras. Verás um padrão de várias cores intensas.

Porquê?
O CD funciona como uma rede de difração. O conjunto de cores que observarás são, nada mais nada menos que o espetro da lâmpada que está a iluminar o CD.

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