6 espectros radiacao energia

Espetros radiação energia efeito fotoeletrico

1. espe. :

2. Espetros, Radiacoes e energia

A energia produzida pelas estrelas é emitida através de radiaçäo
eletromagnética que percorre o espaço vazio.
Essa radiacáo, que € recolhida na Terra fornece informagäo sobre a fonte

emissora e sobre o meio onde passou até chegar a nós.

O arco-iris foi o primeiro espetro observado. Resulta da decomposiçäo da

3. A luz branca é o resultado da mistura das varias cores do arco-iris

ee da luz
Luz branca — — LA

=

\ Prisma A

Anteparo com
pequena fenda

Espectro visivel
da luz branca

O fenómeno de dispersáo ocorre porque, apesar de a luz viajar no vazio a uma velocidade

de 3,0x10* m/s, isso náo sucede nos materiais como o vidro ou a agua. Nestes as
diferentes radiagóes monocromáticas (cores) atravessam a diferentes velocidades, sendo,

por isso, dispersas.

Danida Pinto

4. A luz ou radiaçäo visivel é apenas uma pequena parte das radiagöes
eletromagnéticas. Ao espetro total chama-se Espetro eletromagnético.

Energia / fotäo

<
10 10% 107 107 10% 10% 10% 102 10% 10% y
Comprimento de onda
10° 10° 10" 10 10° 10° 107 10° 10" 10% nm
01mm 1cm 1m 100m 10km
Raios y Raios X 3 Rádio TV,FM AM (aviöes, navios)
(A. <10®nm) tie 10 nr) 3 amadores (0,187:5,55m) (200-600 m)
> (1-10 mm)
Ultravioleta || Infravermelho Microondas Ondas curtas
Radar (5,55-187 m)

(A = 10-400 nm) || (750 nm-1 mm)
(10-187 mm)

360 330 305 284 264 E/10"Jfotáo”

457 dá 397
700 750 A/nm

400 450 500 550 600 650

5. Ondas eletromagnéticas - sáo geradas por cargas elétricas oscilantes e
náo necessitam de um meio material para se propagarem (podem propagar-

se no vácuo). Exemplos: Ondas de rádio, de televisáo, de luz.

Podem definir-se algumas características essenciais para a onda, tais
como:

= Periodo (7);
= Comprimento de onda (A);

= Frequéncia (f);

Daniela Pinte

6. Período de vibracáo

O Periodo de Vibraçäo é o tempo necessário para que uma partícula efetue
uma vibraçäo completa.
+ Simbolo - T

+ Unidade SI - segundos (s)

7. Frequéncia de Vibracáo

A Frequéncia de vibraçäo corresponde ao número de vibraçües completas
que uma particula efetua em apenas 1 segundo.

+ Simbolo - f

+ Unidade SI - Hertz (Hz)

A frequéncia é o inverso do período da vibracáo

Daniela Pinto

8. Comprimento de onda

Corresponde a distancia entre duas particulas consecutivas na mesma fase
de vibracáo.
+ Simbolo — À

+ Unidade SI - metro (m)

Daniela Pinto

9. Relacáo entre comprimento de onda, frequéncia e velocidade de propagacáo
da luz (c).

ee Maior o comprimento de onda

Menor a frequéncia

Comprimento de onda (m)
Velocidade da luz — 3 x 108 m/s

Daniela Pinte

10. Energia de um fotao

Constante de Planck
(h=6,63x10*4 Js)

Energia da radiaçäo (J)

Frequéncia (Hz)

Maior Maior
frequéncia energia

(1)

Daniela Pinto

11. Espetro eletromagnético

Quando utilizamos as telecomunicagöes recorremos à radiagäo

eletromagnética, mas ao ouvir um programa de rádio ou aquecer chá num
micro-ondas também se esta a tirar partido da existéncia de radiagöes

eletromagnéticas.

Raios Raios X = Luz Infra- Micro- Ondas de
violeta _visivel vermelho onda radio

12. Da análise do espetro eletromagnético verificamos que...

Maior

Existem diferentes tipos de radiagäo: raios X, raios y, ior
frequéncia

UV, ...
Da radiacáo visivel, a luz vermelha é a menos
energética e a luz violeta a mais energética; Maior energia

A radiacáo UV é mais energética que a visivel e a

radiacáo infravermelha é menos energética que a

Menor
comprimento

visivel. de onda

Todas as radiaçôes transportam energia.

Danida Pinto

13. Radiacöes Eletromagnéticas

Os corpos emitem radiaçôes:

= Se a temperatura & mais baixa, as radiaçües emitidas sao

vermelhas.
= Se a temperatura aumentar, as radiagdes emitidas tem mais energia
e o espectro térmico será diferente, ficando com mais amarelos e

verdes e depois com mais azuis e violetas.

Todos os corpos quentes, incluindo o corpo humano, emitem

radiaçôes infravermelhas.

Daniela Pinto

14. Exercicio

Classifique cada uma das afirmagóes em verdadeira (V) ou falsa (F).

A. No vacuo, as radiagöes UV propagam-se com menor velocidade do que as radiagóes

visiveis.

O corpo humano náo emite radiagáo. | F

O espectro eletromagnético nao é constituido somente pelas radiagöes visiveis.

Aluz visivel é constituida por radiagóes com diferentes energias. [v]

A energia dos fotóes da radiagáo visivel é maior do que a dos fotóes de

infravermelho. v|

Quanto menor é o GN de onda de uma radiagáo eletromagnética, menor é a
F

energia da radiagáo.

Danida Pinto

15. Espetro luminoso

O conjunto de radiacóes de cores diferentes que se obtém na dispersáo da

luz chama-se espetro luminoso.
Nota:
= Adispersáo da luz solar origina o espetro solar.

= O espetro solar é um espetro continuo porque é constituído por radiagóes de todos os

valores de frequéncia na regiáo visivel.

16. Tipos de espetros

Espetro continuo - As varias cores sucedem-se umas as outras sem

qualquer rutura, estabelecendo-se uma transiçäo gradual entre as varias
cores que correspondem a um conjunto de radiacóes que se sucedem

sem interrupgáo.

Ex: Espetro solar, lámpadas incandescéncia, metais ao rubro

Daniela Pinto

17. Espetros descontinuos

DE EMISSAO - sáo formados por um conjunto de riscas ou bandas

coloridas sobre um fundo negro.
Cada risca corresponde a emissáo de radiaçäo com um determinado

valor de energia (que se relaciona com uma cor).

Daniela Pinto

18. Espetros descontinuos

DE ABSORGAO - sáo formados por um conjunto de riscas pretas sobre

um fundo colorido.

Cada risca corresponde a radiaçäo que foi absorvida pelo átomo, ficando

no seu lugar riscas pretas.

Daniela Pinto

19. Emissao/Absorcao

a i
WEI 39

Para um mesmo elemento, as energias de absorcáo e de emissáo

sáo as mesmas logo as frequéncias correspondentes ás riscas

também sáo as mesmas.

Daniela Pinto

Espetro de
emissäo

Espetro de
absorçäo

O espectro de absorçäo de um
elemento é o “negativo” do seu

espectro de emissäo.

20. O espetro de riscas de um elemento é característico desse elemento, é

a sua impressáo digital;

Cada elemento tem o seu único espetro. Este é sempre o mesmo quer
o elemento esteja combinado com outros elementos em diferentes

compostos químicos, quer esteja isolado;

> a a
E 136 [soe

Daniela Pinte

21. Para um mesmo elemento, as energias de absorcáo e de emissáo sao

as mesmas o que significa que se sobrepusermos os 2 espetros

obtemos um espetro contínuo.

Daniela Pinto

22. Espetro da luz solar

O espetro da luz solar é um espetro de emissáo contínuo

Emissáo, porque as radiagdes
que o formam sáo emitidas Contínuo, porque é um conjunto
(libertadas) pela superficie do de cores sem interrupçôes.

Sol;

23. Quando a temperatura & mais alta, libertam-se
radiacóes violetas, que tém mais energia.

Quando a temperatura é mais baixa, libertam-se

radiacóes vermelhas, que tém menos energia.

\

Estas radiagöes sao responsáveis pela cor do corpo.

Daniela Pinte

24. Espetros de Emissao Continuos

Quando a temperatura aumenta muito, a cor do corpo

torna-se branca, porque emite radiacóes de todas as cores.

(2)

Daniela Pinte

25. Espetros Térmicos das Estrelas

- As estrelas tém cores diferentes porque emitem radiagóes

diferentes.

» Os seus espetros sáo continuos (espetros térmicos) e sáo

diferentes (tem temperaturas diferentes).

O espetro duma estrela permite saber a sua temperatura.

Danida Pinto

26. Daniela Pinte

As estrelas de cor branco-
azulado, que emitem mais
radiagöes violetas e azuis
(mais energéticas), sáo mais
quentes (ex: 40000 K).

As estrelas vermelhas, que
emitem mais radiagöes
vermelhas (menos energéticas),
sáo mais frias (ex: 3500 K).

27. O Sol é uma estrela amarela, cujo espectro continuo tem todas as

radiacöes visiveis, sendo mais brilhante na zona das radiagöes verdes

e amarelas.

= Atemperatura da superficie (fotosfera) é cerca de 6000 K.

Intensity / (arb, units)

1-0
Wavelength À (jam)

Daniela Pinte

28. Espetro solar
O espetro solar é continuo

Se o espetro solar for observado em espetroscópios mais potentes.

encontra-se uma série de riscas negras (riscas de absorçäo).

Ss de Fraunhöfer | nr

(2)

Daniela Pinte

29. Riscas de Fraunhofer

m riscas negras resilient da dose de refais por r elementos

presentes na parte mais externa do Sol

Fonte de luz N

N Fre
branca Amostra do Prisma N riscas
elemento negras
em estudo N correspondem
K as radiaçôes

absorvidas
\| | pelos átomos
da amostra

Danica Pinte

30. Sera possivel saber que elementos existem no Sol e

noutras estrelas mais longinquas?

Analisando os espetros de emissáo da luz proveniente dessas estrelas é
possivel saber quais os elementos que as constituem.
que

De _que_sao_feitas_estrelas.pps

31. Análise elementar por via seca

O fogo de artificio resulta da emissáo de luz de várias cores por parte

dos átomos excitados pelo calor libertado na combustáo dos foguetes.

Danica Pinte

32. Análise elementar por via seca

Y SAIS

Daniela Pinto

Sai
Sai

Sa

Sai

Sal

Sai
Sai

Sal

s de potássio
s de sódio

is de lítio

s de bário

is de estróncio
s de cálcio

is de magnésio
is de cobre(l!)

COR da CHAMA
Violeta
Amarela
Vermelho-carmesim
Verde-amarelado
Carmesim
Vermelha-alaranjada
Branco brilhante
Verde

(=)

33. Consequéncia da estrela se estar a afastar, ou seja, da expansáo do Universo.

Espetro de um
elemento na luz
proveniente das

estrelas

Comparando || Espetro elemento

Aposicáo de todas as
riscas no espetro
estrelar está um pouco
desviada no sentido do

vermelho,

Desviada no sentido
das radiacöes de maior
comprimento de onda.

(redshift)

34. Efeito Fotoelétrico

Os eletróes de um átomo podem ser

libertados (removidos) se receberem

uma certa quantidade de energia.

Heinrich Hertz (1857-1894), fisico alemáo.

Foi o primeiro cientista a detetar as ondas eletromagnéticas.

35. Einstein explicou o efeito fotoeléctrico:

> A luz é um feixe de fotöes;

+ Cada fotáo choca com um eleträo.

Substáncia que sofre o efeito fotoeléctrico

Daniela Pinto

36. Energia remocao/ionizacao

(Energia de remogáo - Energia minima necessária para remover um

eletráo de um átomo. A unidade de medida do SI é o joule por eleträo
(Je).

r
Energia de ionizagäo - Energia necessária para remover o eletráo mais

exterior, que tem menor energia de remoçäo.

Energia radiacáo = Energia remocao + Energia cinética

Daniela Pinto

37. A energia do fotáo é maior
quando a frequéncia (v)
da luz é maior e quando o
seu comprimento de onda
(A) é menor.

Se a energia da luz for
superior á energia de Se a energia da luz for igual
remocáo, à energia de remocáo, o

o eletráo é removido com eletráo é removido sem
energia em excesso (energia energia cinética (E, = 0 J) e
cinética) e fica em fica parado.
movimento.

38. Quanto

Maior a energia cinética

: do eletráo ejetado.
maior a a
energia
incidente —- en a O
Don Vinax = 6.22x10° mis
1.77 eV

elétrons náo'
sáo ejetados

550 nm
2.25 eV

Vmax = 2.96x10* mis

400 nm
3.1 eV

Danida Pinte

39. Energia + Intensidade

O número de eletróes removidos é maior quando o número de

fotôes (intensidade da luz) é maior.

EVA VAI

Daniela Pinte

40. Efeito Fotoelétrico

Uma célula fotoeléctrica é um aparelho que só permite a passagem

de corrente eléctrica se receber luz com energia suficiente.

+ As células fotoelétricas so utilizadas nas portas automáticas, nas
portas dos elevadores, nos alarmes...
+ Ex: quando a luz da célula que completa o circuito elétrico é

interrompida por uma pessoa, a porta abre ou o alarme toca.

Daniela Pinto

41. Nao há passagem de
corrente elétrica entre A e
B.

Daniela Pinte

Ha passagem de corrente

elétrica, pois a luz provoca

0 efeito fotoelétrico no
metal e os eletróes

removidos completam o

circuito elétrico.

(+)