15-11-2014

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Sumário

Das Estrelas ao átomo – Unidade temática 1

Espectros, Radiação e Energia

• Radiação ionizante e radiação não ionizante. • Efeito fotoelétrico. E suas aplicações. APSA 5 – Espectro eletromagnético. Efeito fotoelétrico.

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Onde se utilizam diferentes radiações

Radiação não ionizante

São radiações não ionizantes as ondas de rádio, as micro-ondas, a radiação

infravermelha, a radiação visível e a radiação ultravioleta de baixa frequência.

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Onde se utilizam diferentes radiações

Radiação não ionizante

As radiações não ionizantes compreendem toda a radiação eletromagnética cuja energia

não é suficiente para ionizar os átomos ou as moléculas com os quais interatuam.

Principais fontes de radiação não ionizante:

• Radiação solar.

• Lâmpadas (filamento, fluorescentes,…).

• Aparelhos domésticos de micro-ondas.

• Controlos remotos dos aparelhos de TV

e outros.

• Ondas de radio telecomunicações, radar.

• Aparelhos de esterilização.

• Laser.

• …

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Onde se utilizam diferentes radiações

A radiação ionizante é toda a radiação que tem energia suficiente para ejectar

electrões dos átomos e das moléculas ionizando-os.

São radiações ionizantes a radiação ultravioleta, os raios X e a radiação nuclear.

Radiação ionizante

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Radiação ionizante (núcleos radioativos)

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Poder penetrante da radiação ionizante

As radiações ionizantes incluem raios gama ( ), raios X, partículas alfa ( ) e partículas

beta ( ), e o seu poder penetrante varia consoante a partícula.

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Onde se utilizam diferentes radiações

Radiação ionizante e radiação não ionizante

A radiação ionizante é perigosa porque ao ionizar os átomos e as moléculas, pode

destruir os tecidos, com consequências graves para a saúde.

A radiação não ionizante é absorvida pelo corpo, aumentando a sua energia interna

(aquecendo-o), e é eventualmente reemitida.

A duração da exposição pode influenciar o organismo. Assim, a radiação não-ionizante poderá ser também potencialmente nociva.

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Partículas α

• São núcleos de átomos de hélio.

Onde se utilizam diferentes radiações

• Estas partículas são produzidas em reações nucleares

ou em decaimentos radioativos, emitindo energia na

forma de radiação eletromagnética.

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Partículas β

É uma forma de radiação emitida por certos tipos de núcleos

radioativos como é o caso do carbono-14, potássio-40, iodo-

132, bário-126 entre outros.

Esta radiação ocorre na forma de partículas beta (β), que são

eletrões de alta energia ( ) ou positrões ( ) emitidos de

núcleos atómicos num processo conhecido como decaimento

beta.

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Partículas

Radiação gama ou raios gama () é um tipo de radiação

eletromagnética produzida geralmente por elementos

radioativos.

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Partículas α, β+, β-, e raios X

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Partículas α, e β

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Relação de Max Planck

A energia das radiações eletromagnéticas só se transmite

em pequenas porções ou quanta de energia. A energia

está quantificada.

𝑬𝒒𝒖𝒂𝒏𝒕𝒂= 𝒉 = 𝒉 𝒄

E – energia da radiação, unidade SI, Joule (J)

h – constante de Planck = 6,63 x 10-34 J.s

c – velocidade da luz = 3,0 x 108 m/s

– frequência da radiação, unidade SI, Hertz (Hz)

– comprimento de onda da radiação, unidade SI, metro (m)

Onde se utilizam diferentes radiações

Max Planck (1858 – 1947) Físico alemão

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Efeito fotoelétrico

Em 1905 Einstein reforçou a hipótese de Planck ao

interpretar o efeito fotoeléctrico e considerar que a

energia da radiação está quantizada por múltiplos de

h aos quais chamou fotões.

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Efeito fotoelétrico

Onde se utilizam diferentes radiações

cremoçãomíninc EEE ..

Einc. – energia da radiação incidente

Emín. remoção – energia mínima de remoção

E𝒄 – energia cinética do eletrão arrancado

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Efeito fotoelétrico

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Efeito fotoelétrico

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2

1vmhh e

Einc. = h =ℎ 𝑐

𝜆 – energia da radiação incidente

Emín. remoção = h 0 – energia mínima de remoção

𝑬𝒄= 1

2 𝑚𝑒𝑣2 – energia cinética do eletrão arrancado

cremoçãomíninc EEE ..

𝑚𝑒= 9,1 x 10-31 kg

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Efeito fotoelétrico

Onde se utilizam diferentes radiações

- o efeito fotoeléctrico é, praticamente, instantâneo;

- o nº de fotoelectrões emitidos é proporcional ao nº de fotões da

radiação incidente (a intensidade do feixe);

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Efeito fotoelétrico

Onde se utilizam diferentes radiações

- a energia (cinética) dos fotoelectrões emitidos não aumenta com a

intensidade do feixe, mas depende apenas da frequência da radiação

incidente;

- só há emissão de electrões a partir de uma certa frequência mínima,

0, característica de cada substância.

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Efeito fotoelétrico

Onde se utilizam diferentes radiações

Energia incidente ( Einc. ) Intensidade ( I )

depende

, f nº de fotões incidentes

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Efeito fotoelétrico Espectros, Radiação e Energia

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Aplicações de efeito fotoelétrico

Onde se utilizam diferentes radiações

O efeito fotoelétrico é frequentemente utilizado no dia-a-dia em inúmeros

instrumentos e aparelhos de grande utilidade.

A Célula fotoelétrica ou fotocélula é uma das principais aplicações, usa-se em:

• Equipamentos laboratoriais para a contagem de bactérias e outros;

• Detetores de fumos e de movimento;

• Portas automáticas;

• Sensores;

• Etc.

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Aplicações de efeito fotoelétrico

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TPC

• APSA 5 – Espectro eletromagnético. Efeito eletromagnético (exercícios que ficarem por fazer).

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