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UNIDADE I

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UNIDADE I Espetros, radia o e energia * Espetros, radia o e energia Na sequ ncia do estudo do Universo, uma quest o imp e-se: Como poss vel obter ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: UNIDADE I


1
UNIDADE I
  • Espetros, radiação e energia

2
Espetros, radiação e energia
  • Na sequência do estudo do Universo, uma questão
    impõe-se
  • Como é possível obter informação sobre a
    composição química de astros tão distantes?

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Espetros, radiação e energia
  • A energia produzida por uma estrela traduz-se
    pela radiação electromagnética emitida por esta e
    que percorre o espaço.
  • É essa radiação, que é recolhida na Terra, que
    fornece informação sobre a temperatura da
    estrela, bem como a sua composição química.
  • Mas, para conhecer a sua composição química, é
    necessário decompor essa luz, obtendo o seu
    espetro.

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Espetros, radiação e energia
  • O espetro é o resultado da decomposição da luz.
  • A luz, ou radiação visível, é apenas uma pequena
    parte da chamada radiação eletromagnética.
  • Ao espetro total da luz chamamos espectro
    eletromagnético.

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Espetro eletromagnético
Mais energética
Menos energética
6
Espetro eletromagnético
7
Aplicações da radiação eletromagnética
  • Ondas rádio
  • Transmissão de rádio e televisão.
  • Radiotelescópios.
  • Microondas
  • Comunicação com veículos espaciais e
    radioastronomia.
  • Transmissões por satélite.
  • Deteção de excesso de velocidade (RADAR).
  • Fornos microondas.

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Aplicações da radiação eletromagnética
  • Infravermelhos
  • Tratamento de doenças como reumatismo.
  • Deteção de tumores no cérebro.
  • Sistemas de segurança anti-roubo.
  • Deteção de mísseis por satélite.
  • portas automáticas e controlos remotos.
  • Ultra-violeta
  • Responsáveis pelo bronzeamento.
  • Esterilização de produtos.

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Aplicações da radiação eletromagnética
  • Raios X
  • Radiografias.
  • Controlo de bagagem nos aeroportos.
  • Raios gamas
  • Tratamento de certos cancros.

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Como obter um espetro?
A experiência de Newton
Concluiu que a luz branca, por exemplo a luz
solar visível, é composta radiações de todas as
cores o prisma simplesmente separa esses
componentes.
Espetro da luz branca (contínuo)
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Como obter um espetro?
Espetro da luz branca (contínuo)
Espetro do átomo de hidrogénio (descontínuo)
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Tipos de espetros
  • Contínuos
  • Mostra uma gama invariada e ininterrupta de cores.
  • Descontínuos ou de riscas
  • Mostra riscas correspondentes a radiações que são
    específicas dos elementos que os originam.

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Tipos de espetros
Contínuo
Descontínuo
Espectro de Emissão
Descontínuo
Espectro de Absorção
Astronomy - spectroscopy - 1/3
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Espetros das estrelas
  • Todos os corpos, incandescentes ou não, emitem
    radiações que originam um espetro de emissão
    contínuo. Estas radiações conferem-lhes cor, que
    depende da temperatura a que se encontram.

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Espetros das estrelas
Espetro de Absorção de uma estrela
  • Por observação da luz emitida por uma estrela é
    possível determinar que elementos esta possui na
    sua constituição.
  • Utilizando um espetroscópio é possível decompor a
    luz proveniente da estrela, obtendo o seu
    espetro.

Espetroscópio
16
Como determinar que elementos químicos ou iões
estão presentes numa estrela?
17
Como determinar que elementos químicos ou iões
estão presentes numa estrela?
H
He
Li
Espetros de emissão de diferentes elementos
químicos.
  • Comparando os espetros de absorção e emissão de
    diferentes elementos, verifica-se que cada
    elemento tem um único espetro de emissão e um
    único espetro de absorção, que são diferentes dos
    espetros dos outros elementos.

18
Que elementos estão presentes na estrela?
Espetro de absorção da estrela.
19
Que elementos estão presentes na estrela?
Espetro de absorção da estrela.
  • Comparando as riscas do espetro da estrela com os
    espetros dos diferentes elementos químicos
    (obtidos em laboratório), constata-se que algumas
    riscas coincidem com as observadas nos espetros
    de alguns elementos.
  • O espetro de riscas de um dado elemento é,
    portanto, característico desse elemento,
    constituindo uma espécie de impressão digital
    do mesmo e permitindo reconhecer a sua presença
    em qualquer material ou na atmosfera de uma
    estrela.

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Por que razão se formam espetros de emissão e
absorção?
  • A espetroscopia fotoelectrónica tem por base a
    análise da energia dos eletrões emitidos por
    amostras de matéria constituída por certos átomos
    ou moléculas.
  • Cada átomo (ou molécula) pode ser identificado
    por um conjunto de linhas espetrais.
  • Para compreender como se formam os espetros de
    emissão ou absorção é necessário estudar a
    estrutura atómica.
  • Modelos atómicos

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Interpretação do espetro de riscas
Espetro de emissão do átomo de hidrogénio
Foi o físico dinamarquês Niels Bohr quem propôs,
pela primeira vez, uma teoria da estrutura
atómica que explicava os espetros de emissão de
riscas.
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Interpretação do espetro de riscas
Emissão e Absorção de radiação
ENERGIA
ENERGIA
n3
n3
n2
n2
n1
n1
Absorção
Emissão
Cada círculo pretende representar simbolicamente
um eletrão
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Interpretação do espetro de riscas
Modelo de Bohr
  • O eletrão só pode ocupar certas órbitas com
    determinado raio.
  • A cada órbita está associado um certo valor de
    energia.
  • As saídas dos eletrões das órbitas só são
    permitidas por absorção (excitação) ou emissão
    (desexistação) de certas quantidades de energias
    a energia do elctrão está quantizada ou
    quantificada.

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Modelo de Bohr
Energia que o eletrão no átomo pode assumir em
cada nível
ENERGIA
n3
n2
n1
25
Modelo de Bohr
  • O estado de mais baixa energia corresponde ao
    nível mais estável e designa-se por estado
    fundamental.
  • Quando o eletrão do átomo de hidrogénio se
    encontra em qualquer um dos níveis de energia
    correspondentes a n 2, 3, , cuja energia é
    superior à do estado fundamental, diz-se que se
    encontra num estado excitado.

26
Como explicou Bohr a existência de espetros
atómicos descontínuos?
O aparecimento das riscas espetrais está
associada à descontinuidade da energia do eletrão
no átomo.
ENERGIA
n3
n2
n1
27
Como explicou Bohr a existência de espetros
atómicos descontínuos?
Espetro de emissão do átomo de H região visível
28
Espetro de absorção para o átomo de H
E (J)
n6
n5
n4
n3
Absorção de radiação IV
Espetro de absorção do átomo de H região visível
n2
Absorção de radiação visível
n1
Absorção de radiação UV
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Como explicou Bohr a existência de espetros
atómicos descontínuos?
  • A emissão de radiação pelo átomo excitado está
    energeticamente associada à queda do eletrão de
    um nível energético superior para um nível
    energético inferior.
  • O valor da energia libertada é igual à diferença
    de energia entre os dois níveis de transição, o
    que explica o aparecimento de riscas no espectro.

ENERGIA
n3
n2
n1
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Espetro de emissão do átomo de hidrogénio
Um estudo mais pormenorizado do espetro atómico
de emissão do átomo de hidrogénio revelou a
existência de mais riscas espetrais para além das
visíveis.
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Espetro de emissão do átomo de hidrogénio
Séries Nível final Nível inicial Região do espectro
Lyman 1 2, 3, 4, Ultravioleta
Balmer 2 3, 4, 5, Visível
Pachen 3 4, 5, 6, Infravermelho
Brackett 4 5, 6, 7, Infravermelho
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