A energia produzida pelas estrelas é emitida através de radiação

eletromagnética que percorre o espaço vazio.

Essa radiação, que é recolhida na Terra fornece informação sobre a fonte

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

Espetros, Radiações e energia

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O arco-íris foi o primeiro espetro observado. Resulta da decomposição da

luz branca.

Daniela Pinto

A luz branca é o resultado da mistura das várias cores do arco-íris

3

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

de 3,0x10-8 m/s, isso não sucede nos materiais como o vidro ou a água. Nestes as

diferentes radiações monocromáticas (cores) atravessam a diferentes velocidades, sendo,

por isso, dispersas.

Daniela Pinto

A luz ou radiação visível é apenas uma pequena parte das radiações

eletromagnéticas. Ao espetro total chama-se Espetro eletromagnético.

4

5

Ondas eletromagnéticas - são geradas por cargas elétricas oscilantes e

não necessitam de um meio material para se propagarem (podem propagar-

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

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

como:

Período (𝑇);

Comprimento de onda ( 𝜆 );

Frequência (𝑓);

Daniela Pinto

Período de vibração

O Período de Vibração é o tempo necessário para que uma partícula efetue

uma vibração completa.

• Símbolo – 𝑇

• Unidade SI – segundos (s)

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Daniela Pinto

Frequência de Vibração

A Frequência de vibração corresponde ao número de vibrações completas

que uma partícula efetua em apenas 1 segundo.

• Símbolo - 𝑓

• Unidade SI – Hertz (Hz)

A frequência é o inverso do período da vibração

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Daniela Pinto

Comprimento de onda

Corresponde à distância entre duas partículas consecutivas na mesma fase

de vibração.

• Símbolo – λ

• Unidade SI – metro (m)

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Daniela Pinto

Maior o comprimento de onda

Menor a frequência

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c = x f

Relação entre comprimento de onda, frequência e velocidade de propagação

da luz (c).

Velocidade da luz – 3 x 108 m/s

Comprimento de onda (m)

Frequência (Hz)

Daniela Pinto

Energia de um fotão

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Daniela Pinto

Maior

frequência

Maior

energia

E = h x f Energia da radiação (J)

Constante de Planck

(h=6,63x10-34 Js)

Frequência (Hz)

Espetro eletromagnético

Quando utilizamos as telecomunicações recorremos à radiação

eletromagnética, mas ao ouvir um programa de rádio ou aquecer chá num

micro-ondas também se está a tirar partido da existência de radiações

eletromagnéticas.

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Daniela Pinto

Da análise do espetro eletromagnético verificamos que…

Existem diferentes tipos de radiação: raios X, raios ,

UV, …

Da radiação visível, a luz vermelha é a menos

energética e a luz violeta a mais energética;

A radiação UV é mais energética que a visível e a

radiação infravermelha é menos energética que a

visível.

Todas as radiações transportam energia. 12

Maior energia

Maior frequência

Menor comprimento

de onda

Daniela Pinto

Radiações Eletromagnéticas

Todos os corpos quentes, incluindo o corpo humano, emitem

radiações infravermelhas.

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Os corpos emitem radiações:

Se a temperatura é mais baixa, as radiações emitidas são

vermelhas.

Se a temperatura aumentar, as radiações emitidas têm mais energia

e o espectro térmico será diferente, ficando com mais amarelos e

verdes e depois com mais azuis e violetas.

Daniela Pinto

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

A. No vácuo, as radiações UV propagam-se com menor velocidade do que as radiações

visíveis.

B. O corpo humano não emite radiação.

C. O espectro eletromagnético não é constituído somente pelas radiações visíveis.

D. A luz visível é constituída por radiações com diferentes energias.

E. A energia dos fotões da radiação visível é maior do que a dos fotões de

infravermelho.

F. Quanto menor é o comprimento de onda de uma radiação eletromagnética, menor é a

energia da radiação. 14

F

F

V

V

V

F

Daniela Pinto

O conjunto de radiações de cores diferentes que se obtém na dispersão da

luz chama-se espetro luminoso.

Nota:

A dispersão da luz solar origina o espetro solar.

O espetro solar é um espetro contínuo porque é constituído por radiações de todos os

valores de frequência na região visível.

Espetro luminoso

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Daniela Pinto

Espetro contínuo – As várias cores sucedem-se umas às outras sem

qualquer rutura, estabelecendo-se uma transição gradual entre as várias

cores que correspondem a um conjunto de radiações que se sucedem

sem interrupção.

Ex: Espetro solar, lâmpadas incandescência, metais ao rubro

Tipos de espetros

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Daniela Pinto

DE EMISSÃO - são formados por um conjunto de riscas ou bandas

coloridas sobre um fundo negro.

Cada risca corresponde à emissão de radiação com um determinado

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

Espetros descontínuos

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Daniela Pinto

DE ABSORÇÃO – são formados por um conjunto de riscas pretas sobre

um fundo colorido.

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

no seu lugar riscas pretas.

Espetros descontínuos

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Daniela Pinto

Espetro de

absorção

Espetro de

emissão

Por que razão as riscas são coincidentes?

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Emissão/Absorção

Para um mesmo elemento, as energias de absorção e de emissão

são as mesmas logo as frequências correspondentes às riscas

também são as mesmas. O espectro de absorção de um

elemento é o “negativo” do seu

espectro de emissão.

Daniela Pinto

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

a sua impressão digital;

Sódio

Ferro

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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;

Daniela Pinto

Para um mesmo elemento, as energias de absorção e de emissão são

as mesmas o que significa que se sobrepusermos os 2 espetros

obtemos um espetro contínuo.

Sódio

Ferro

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Daniela Pinto

Espetro da luz solar

O espetro da luz solar é um espetro de emissão contínuo

Emissão, porque as radiações

que o formam são emitidas

(libertadas) pela superfície do

Sol;

Contínuo, porque é um conjunto

de cores sem interrupções.

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Daniela Pinto

Quando a temperatura é mais alta, libertam-se

radiações violetas, que têm mais energia.

Quando a temperatura é mais baixa, libertam-se

radiações vermelhas, que têm menos energia.

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Estas radiações são responsáveis pela cor do corpo.

Daniela Pinto

Espetros de Emissão Contínuos

Quando a temperatura aumenta muito, a cor do corpo

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

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Daniela Pinto

Espetros Térmicos das Estrelas

• As estrelas têm cores diferentes porque emitem radiações

diferentes.

• Os seus espetros são contínuos (espetros térmicos) e são

diferentes (têm temperaturas diferentes).

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O espetro duma estrela permite saber a sua temperatura.

Daniela Pinto

As estrelas de cor branco-

azulado, que emitem mais

radiações violetas e azuis

(mais energéticas), são mais

quentes (ex: 40000 K).

As estrelas vermelhas, que

emitem mais radiações

vermelhas (menos energéticas),

são mais frias (ex: 3500 K).

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Daniela Pinto

O Sol é uma estrela amarela, cujo espectro contínuo tem todas as

radiações visíveis, sendo mais brilhante na zona das radiações verdes

e amarelas.

A temperatura da superfície (fotosfera) é cerca de 6000 K.

27

Daniela Pinto

O espetro solar é contínuo

Se o espetro solar for observado em espetroscópios mais potentes,

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

São as riscas de Fraunhofer

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Espetro solar

Daniela Pinto

As riscas negras resultam da absorção de radiação por elementos

presentes na parte mais externa do Sol

Riscas de Fraunhofer

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Daniela Pinto

Será possível saber que elementos existem no Sol e

noutras estrelas mais longínquas?

Analisando os espetros de emissão da luz proveniente dessas estrelas é

possível saber quais os elementos que as constituem.

De_que_sao_feitas_estrelas.pps

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Daniela Pinto

O fogo de artifício resulta da emissão de luz de várias cores por parte

dos átomos excitados pelo calor libertado na combustão dos foguetes.

Análise elementar por via seca

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Daniela Pinto

Sais de potássio

Sais de sódio

Sais de lítio

Sais de bário

Sais de estrôncio

Sais de cálcio

Sais de magnésio

Sais de cobre(II)

SAIS

Violeta

Amarela

Vermelho-carmesim

Verde-amarelado

Carmesim

Vermelha-alaranjada

Branco brilhante

Verde

COR da CHAMA

Análise elementar por via seca

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Daniela Pinto

Espetro de um elemento na luz proveniente das

estrelas

Comparando Espetro elemento

A posição de todas as riscas no espetro

estrelar está um pouco desviada no sentido do

vermelho,

Desviada no sentido das radiações de maior comprimento de onda.

(redshift)

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Consequência da estrela se estar a afastar, ou seja, da expansão do Universo.

Daniela Pinto

Efeito Fotoelétrico

Os eletrões de um átomo podem ser

libertados (removidos) se receberem

uma certa quantidade de energia.

Heinrich Hertz (1857-1894), físico alemão.

Foi o primeiro cientista a detetar as ondas eletromagnéticas. 34

Daniela Pinto

Efeito Fotoelétrico

Einstein explicou o efeito fotoeléctrico:

• A luz é um feixe de fotões;

• Cada fotão choca com um eletrão.

• Se tiver energia suficiente, o fotão remove o eletrão do átomo.

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Daniela Pinto

Energia remoção/ionização

Energia de remoção - Energia mínima necessária para remover um

eletrão de um átomo. A unidade de medida do SI é o joule por eletrão

(J/e).

Energia de ionização - Energia necessária para remover o eletrão mais

exterior, que tem menor energia de remoção.

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𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎çã𝑜 = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑟𝑒𝑚𝑜çã𝑜 + 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑐𝑖𝑛é𝑡𝑖𝑐𝑎

Daniela Pinto

A energia do fotão é maior quando a frequência ()

da luz é maior e quando o seu comprimento de onda

() é menor.

Se a energia da luz for superior à energia de

remoção, o eletrão é removido com

energia em excesso (energia cinética) e fica em

movimento.

Se a energia da luz for igual à energia de remoção, o eletrão é removido sem

energia cinética (Ec = 0 J) e fica parado.

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Daniela Pinto

Quanto maior a energia

incidente

Maior a energia cinética do eletrão ejetado.

Maior a velocidade do eletrão.

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Daniela Pinto

Energia ≠ Intensidade

39

O número de eletrões removidos é maior quando o número de

fotões (intensidade da luz) é maior.

Daniela Pinto

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 são 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.

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Daniela Pinto

41

Não há passagem de

corrente elétrica entre A e

B.

Há passagem de corrente

elétrica, pois a luz provoca

o efeito fotoelétrico no

metal e os eletrões

removidos completam o

circuito elétrico.

Daniela Pinto