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Instituto de Física - UERJ
Ao lermos um livro de astronomia, várias vezes encontramos nestes a composição química dos corpos celestes. Vemos que o Sol é basicamente constituída de hidrogênio, hélio e alguns outros elementos em pequena quantidade.
Uma pergunta nos vem à mente: Como os astrônomos sabem do que são constituídas as estrelas, se não têm como analisar uma amostra retirada delas, já que estão tão longe e ao mesmo tempo são tão quentes?
A resposta é a seguinte: Analisamos a Luz, que chega até nós, destes corpos, através de um aparelho chamado espectroscópio. Nesta análise, comparamos com resultados experimentais de elementos químicos que existem em nosso planeta e determinamos qual a composição química do objeto celeste que estamos observando.
Quando fazemos passar a luz de uma lâmpada comum através de um prisma, ou até mesmo através de uma caneta esferográfica, verificamos que ela se decompõe em diversas cores. Estas cores vão do vermelho, passando pelo alaranjado, amarelo, verde, azul e violeta (as cores do arco-íris). A este conjunto de cores obtidos da decomposição da luz da lâmpada, denominamos espectro de luz.
Em especial, o espectro de luz de uma lâmpada comum, ou lâmpada de filamento, é denominado de espectro contínuo, ou seja o espectro não apresenta nenhuma falha ou quebra quando é decomposto.
Já ao se analisar a luz de uma lâmpada fluorescente, verificamos que a luz se decompõe com as mesmas cores da lâmpada comum, mas seu espectro é diferente, apresenta algumas linhas bem definidas além do contínuo.
Este espectro (chamado de espectro de linhas), é diferente, porque a lâmpada fluorescente possui em seu interior um gás, o qual é excitado pela energia elétrica que passa por ele e o faz acender. Em todo e qualquer gás excitado e que emite luz, encontraremos um espectro, o qual é característico (também conhecido como impressão digital) do elemento constituinte do gás.
Ora, sabemos que as estrelas são bolas de gás incandescentes, então se analisarmos a luz que chega delas devemos encontrar um espectro de linhas!
Bem, as primeiras pessoas que analisaram o espectro de luz das estrelas, não encontraram exatamente um espectro de linhas como os que eram observados em laboratório, mas observaram um espectro continuo e com linhas escuras que coincidiam com linhas de elementos conhecidos em laboratório e assim os elementos químicos das estrelas foram descobertos.
Um dos equipamentos que podemos usar para analisar a luz é o espectroscópio. Este aparelho, decompõe a luz, a qual queremos analisar, em suas diversas cores (ou espectro).
Ele é basicamente composto de uma armação, uma escala (onde associamos o comprimento de onda da cor que foi decomposta) e um aparato que decompõe a luz nas suas diversas cores (em geral um prisma ou um outro aparato o qual denominamos de rede de difração).
O espectroscópio que faremos, segue os mesmos princípios descritos acima, mas com a vantagem de ser mais fácil de ser manuseado e de ser construído.
Se você observar, na escala que você colou sobre a folha de papel cartão preto, existe uma marca próxima à marca de 550. Esta marca, significa uma linha padrão que os físicos utilizam para calibrar as escalas de espectroscópios a qual, mais precisamente, é a linha de 5460 Å (angstron, 1 angstron = 1.10-10 m) do elemento Mercúrio.
Esta linha você poderá observar, ao analisar a luz proveniente de uma lâmpada fluorescente.
Para calibrar seu espectroscópio, faça coincidir a linha verde vista com o espectroscópio, com a marca da escala.
Feito isto seu espectroscópio estará pronto para fazer a análise de diferentes tipos de luz.
Observação: Caso a escala fique escura, faça pequenos orifícios próximos aos valores para que a luz possa penetrar.
Para observar o espectro da luz, devemos fazer com que a luz passe pela fresta e atinja a rede de difração, você pode utilizar, então, a seta para alinhar a luz com a fresta de seu espectroscópio.
Observação: Para observar a luz proveniente de uma lâmpada, basta alinhar a seta com a fresta fazendo com que a luz passe diretamente. Mas no caso de você observar a luz do Sol, você nunca deve apontar o espectroscópio diretamente para o Sol. Você pode observar o espectro do Sol, apontado para uma nuvem próxima ao sol, ou A uma região distante um punho fechado da borda do Sol.
Permitindo que os alunos observem os espectros de diferentes lâmpadas e explicando o significado de cada tipo de espectro, você estará proporcionando-lhes os conhecimentos necessários para que possam entender como sabemos qual a composição química dos corpos celestes.
A prova final para eles,
será observar o espectro do Sol, o qual, de uma certa forma, trás
espanto, pois conseguimos observar várias linha escuras sobrepostas ao espectro
contínuo. Desta forma, você pode explicar os diferentes componentes químicos
constituintes do Sol.
| Sobe |