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26-10-2014 1 Sumário Das Estrelas ao átomo – Unidade temática 1 Espectros, Radiação e Energia Emissão da radiação pelas estrelas. Temperatura das estrelas Espectros. Tipos de espectros. Os espectros emitidos pelas estrelas. Espectros dos átomos dos elementos. APSA 4 – Espectros. 24/10/2014 Espectros, Radiação e Energia Emissão da radiação pelas estrelas Emissão de radiação pelas estrelas 24/10/2014 Uma estrela mais fria tem o seu pico de emissão mais perto do vermelho e uma estrela mais quente tem o seu pico mais próximo do azul. O Sol pode considerar-se uma estrela de temperatura intermédia com o seu pico de emissão no amarelo. Atualmente, os astrónomos conseguem saber a que temperatura se encontra a superfície de uma estrela a partir da luz que ela emite. O que são espetros? Que tipo de espetros emitem as estrelas?

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26-10-2014

1

Sumário

Das Estrelas ao átomo – Unidade temática 1

Espectros, Radiação e Energia

• Emissão da radiação pelas estrelas. Temperatura das estrelas

• Espectros. Tipos de espectros.

• Os espectros emitidos pelas estrelas. Espectros dos átomos dos elementos.

APSA 4 – Espectros.

24/10/2014

Espectros, Radiação e Energia

Emissão da radiação pelas estrelas

Emissão de radiação pelas estrelas

24/10/2014

Uma estrela mais fria tem o seu pico de

emissão mais perto do vermelho e uma

estrela mais quente tem o seu pico mais

próximo do azul.

O Sol pode considerar-se uma estrela de

temperatura intermédia com o seu pico

de emissão no amarelo.

Atualmente, os astrónomos conseguem saber a que temperatura se encontra a superfície

de uma estrela a partir da luz que ela emite.

O que são espetros?

Que tipo de espetros emitem as estrelas?

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Espectros, Radiação e Energia

Emissão da radiação pelas estrelas

A natureza destas e de outras figuras multicolores era desconhecida e encarada como

algo de fantasmagórico.

Por isso lhes chamaram...

ESPECTROS!

Espectros

24/10/2014

Espectros

O arco-íris foi o primeiro espectro a ser observado.

Resulta da decomposição da luz branca.

A luz branca é o resultado da mistura das várias

cores.

Espectros

A luz solar é designada por luz branca por conter todas as radiações visíveis e diz-se policromática

Espectros, Radiação e Energia

24/10/2014

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Um espectro é o conjunto de radiações simples ou monocromáticas, emitidas por

uma fonte de luz, convenientemente separadas.

Espectros

Espectros Espectros, Radiação e Energia

24/10/2014

Fac-símile de Opticks de Newton– Book I, Part II, Plate IV (1704)

Newton estudou de modo sistemático a decomposição da luz solar por um prisma.

(1643-1727)

Espectros Espectros, Radiação e Energia

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Tipos de espectros

ESPECTROS

CONTÍNUOS DESCONTÍNUOS

São espectros que se apresentam sob a forma de riscas brilhantes

e separadas por um fundo negro.

São espectros em que as várias cores se sucedem umas às outras

sem interrupção, estabelecendo-se uma transição gradual entre as várias cores.

Espectros, Radiação e Energia

24/10/2014

Tipos de espectros

ESPECTROS DESCONTÍNUOS

EMISSÃO ABSORÇÃO

O espectro de absorção é caracterizado por ter linhas negras sobre um fundo

colorido

O espectro de emissão é caracterizado por ter linhas brilhantes sobre um fundo

negro

Espectros, Radiação e Energia

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Espectros

Espectros de emissão e espectros de absorção

Espectros, Radiação e Energia

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Espectros

Espectro de emissão do hidrogénio

Espectros, Radiação e Energia

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Espectros

Espectro de emissão e espectro de absorção do hidrogénio

ESPECTRO DE ABSORÇÃO DO ÁTOMO DE H

ESPECTRO DE EMISSÃO DO ÁTOMO DE H

Espectros, Radiação e Energia

24/10/2014

Espectros

Espectro de emissão e espectro de absorção do hidrogénio e comprimento de onda

Espectros, Radiação e Energia

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Espectros

Fraunhofer observando espectros

Espectro solar obtido por Fraunhofer em 1814

Joseph von Fraunhofer (1787 – 1826) – alemão

Espectros, Radiação e Energia

24/10/2014

Espectros

Espectro de absorção solar obtido com espectroscópio de grande resolução

As riscas negras resultam da absorção de radiação por elementos químicos presentes na parte mais externa do Sol.

o o

Absorção por elementos

presentes no Sol Riscas de absorção

Espectros, Radiação e Energia

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Espectro solar observado com um espectroscópio de alta resolução

A radiação emitida pelo Sol informa-nos

sobre a sua composição química à

superfície.

Como algumas das riscas coincidem com

as riscas dos espectros de emissão dos

átomos referidos, podemos concluir que

esses átomos estão presentes na

atmosfera solar.

Os espectros identificam os seus

constituintes por comparação com os

espectros dos átomos dos respetivos

elementos obtidos em laboratório.

Espectros Espectros, Radiação e Energia

24/10/2014

Espectros das estrelas

Os espectros das estrelas são espectros descontínuos de riscas de absorção.

Estas riscas correspondentes às energias absorvidas pelos diferentes átomos que se

encontram na zona mais fria da atmosfera da estrela.

A comparação dos espectros põe em evidência a presença de hidrogénio nessa

estrela porque os comprimentos de onda das riscas negras no espectro de absorção

(A) correspondem aos mesmos comprimentos de onda das riscas coloridas do

espectro (B).

Espectro (A) de uma estrela; espectro (B) do hidrogénio.

Espectros Espectros, Radiação e Energia

24/10/2014

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Espectros dos átomos dos elementos

Cada átomo ou molécula pode ser identificado pelo seu espectro, diz-se que o

espetro de um átomo é a sua impressão digital. Não há dois átomos com o mesmo

espectro.

Espectros Espectros, Radiação e Energia

24/10/2014

Como são produzidas as linhas ou riscas espectrais?

As linhas espectrais são produzidas quando os eletrões dos átomos ou das moléculas

são excitados através do fornecimento de energia.

Quando um eletrão ocupa o estado de menor energia possível diz-se que o átomo

se encontra no estado fundamental.

Espectros Espectros, Radiação e Energia

24/10/2014

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Como são produzidas as linhas ou riscas espectrais?

Ao fornecer energia ao átomo os seus eletrões poderão alterar o seu estado energético,

passando a um estado excitado, que dura alguns instantes.

Os eletrões voltam ao seu estado fundamental, libertando a energia que absorveram

sob a forma de radiação, sendo alguma emitida na zona do visível.

Espectros Espectros, Radiação e Energia

24/10/2014

Prof. Luís Perna

Explicação segundo o modelo de Bohr e para o átomo de hidrogénio

Como são produzidas as linhas ou riscas espectrais?

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Modelo atómico de Bohr

Representação do átomo de hidrogénio segundo o modelo de Bohr

Núcleo

Eletrão

Órbita atómica

Prof. Luís Perna

Espectro de absorção

Prof. Luís Perna

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Espectro de absorção

Prof. Luís Perna

Espectro de emissão

Prof. Luís Perna

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Espectro de emissão

Prof. Luís Perna

As riscas espectrais devem-se à absorção e/ou emissão de energia (fotões) pelo átomo. Esta energia está associada a transições eletrónicas.

Como os átomos absorvem ou emitem fotões de energia específica, então a energia dos níveis de um átomo, entre os quais ocorre uma transição eletrónica, tem um valor específico, ou seja, diz-se que a

energia está quantificada.

Prof. Luís Perna

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Arquitetura do Universo

Espectros dos átomos dos elementos

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TPC

• Exercícios que ficarem por resolver da APSA 4 – Espectros.

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