Title: UNIDADE I
1UNIDADE I
- Espetros, radiação e energia
2Espetros, 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?
3Espetros, 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.
4Espetros, 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.
5Espetro eletromagnético
Mais energética
Menos energética
6Espetro eletromagnético
7Aplicações 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.
8Aplicações 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.
9Aplicações da radiação eletromagnética
- Raios X
- Radiografias.
- Controlo de bagagem nos aeroportos.
- Raios gamas
- Tratamento de certos cancros.
10Como 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)
11Como obter um espetro?
Espetro da luz branca (contínuo)
Espetro do átomo de hidrogénio (descontínuo)
12Tipos 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. -
13Tipos de espetros
Contínuo
Descontínuo
Espectro de Emissão
Descontínuo
Espectro de Absorção
Astronomy - spectroscopy - 1/3
14Espetros 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.
15Espetros 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
16Como determinar que elementos químicos ou iões
estão presentes numa estrela?
17Como 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.
18Que elementos estão presentes na estrela?
Espetro de absorção da estrela.
19Que 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.
20Por 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
21Interpretação 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.
22Interpretação 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
23Interpretação 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.
24Modelo de Bohr
Energia que o eletrão no átomo pode assumir em
cada nível
ENERGIA
n3
n2
n1
25Modelo 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.
26Como 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
27Como explicou Bohr a existência de espetros
atómicos descontínuos?
Espetro de emissão do átomo de H região visível
28Espetro 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
29Como 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
30Espetro 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.
31Espetro 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