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Espectroscopia atômica e molecular Ana Barbosa (163835), Augusto Bubenik (164486) [email protected], [email protected] Grupo 5 (Magenta) Laboratório de Física Moderna - F 740 A - IFGW/UNICAMP Resumo Neste projeto estudou-se de modo totalmente teórico o experimento de espectroscopia atômica e molecular, o qual analisa, por meio dos espectros de absorção a complexidade dos elementos medidos e suas possíveis relações. Os elementos analisados foram: Hidrogênio, Hélio, Mercúrio, Água, Dióxido de Carbono e o Sol. A principal relação entre eles observada foi que o modelo do átomo de Bhor só pode ser usado para o átomo de Hidrogênio e que a medida de absorção do sol na atmosfera a nível do mar mostra uma considerável preseça de água. I. Introdução:Estado da Arte Este experimento é realizado com o objetivo de se investigar a natureza de alguns elementos através do seu espectro de absorção (Intensidade x comprimento de onda). Pode ser usado em diversas áreas, a fim de descobrir, por exemplo, o espectro de absorção da clorofila das plantas [1] ou então analisar as características de absorção da atmosfera de gases como NO 2 , CO 2 e aerossóis [2]. Neste trabalho, foi usado o experimento para se estudar lâmpadas de contendo diferentes elementos, como N 2 , CO 2 , Hg, de modo de que seja possível fazer uma comparação entre eles, buscando entender como a complexidade de um material pode afetar o seu espectro de absorção e a relação de algumas lâmpadas com o espectro do sol. Quando este experimento foi realizado pela primeira vez por Lamp e Retherford [3], em 1947, a teoria atômica já estava bem desenvolvida [4], com o desenvolvimento da mecânica quântica por Schrödinger e a teoria de Dirac, onde uma usa a probabilidade para prever onde uma partícula pode se encontrar e a outra faz uso de considerações relativísticas, podendo ambas andar juntas. No experimento de 1947, foi medido o espectro de emissão de Hidrogênio, notando que haviam linhas do espectro muito próximas entre si, chamadas de estrutura fina. Após fazer uma análise de quais estados de energia poderiam ser àquelas linhas, e elas não coincidirem com nenhum, observou-se que a constante de estrutura fina deveria ser devido às seguintes interações: Interação Spin-Óbita Variação relativística da massa do elétron com a velocidade. Interação entre o elétron e a luz incidente. 1

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Espectroscopia atômica e molecularAna Barbosa (163835), Augusto Bubenik (164486)

[email protected], [email protected]

Grupo 5 (Magenta)

Laboratório de Física Moderna - F 740 A - IFGW/UNICAMP

Resumo

Neste projeto estudou-se de modo totalmente teórico o experimento de espectroscopia

atômica e molecular, o qual analisa, por meio dos espectros de absorção a complexidade dos

elementos medidos e suas possíveis relações.

Os elementos analisados foram: Hidrogênio, Hélio, Mercúrio, Água, Dióxido de Carbono

e o Sol. A principal relação entre eles observada foi que o modelo do átomo de Bhor só pode

ser usado para o átomo de Hidrogênio e que a medida de absorção do sol na atmosfera a

nível do mar mostra uma considerável preseça de água.

I. Introdução: Estado da Arte

Este experimento é realizado com o objetivo de se investigar a natureza de alguns elementos através do

seu espectro de absorção (Intensidade x comprimento de onda). Pode ser usado em diversas áreas, a

fim de descobrir, por exemplo, o espectro de absorção da clorofila das plantas [1] ou então analisar as

características de absorção da atmosfera de gases como NO2

, CO2

e aerossóis [2].

Neste trabalho, foi usado o experimento para se estudar lâmpadas de contendo diferentes elementos,

como N2

, CO2

, Hg, de modo de que seja possível fazer uma comparação entre eles, buscando entender

como a complexidade de um material pode afetar o seu espectro de absorção e a relação de algumas

lâmpadas com o espectro do sol.

Quando este experimento foi realizado pela primeira vez por Lamp e Retherford [3], em 1947,

a teoria atômica já estava bem desenvolvida [4], com o desenvolvimento da mecânica quântica por

Schrödinger e a teoria de Dirac, onde uma usa a probabilidade para prever onde uma partícula pode se

encontrar e a outra faz uso de considerações relativísticas, podendo ambas andar juntas.

No experimento de 1947, foi medido o espectro de emissão de Hidrogênio, notando que haviam

linhas do espectro muito próximas entre si, chamadas de estrutura fina. Após fazer uma análise de

quais estados de energia poderiam ser àquelas linhas, e elas não coincidirem com nenhum, observou-se

que a constante de estrutura fina deveria ser devido às seguintes interações:

• Interação Spin-Óbita

• Variação relativística da massa do elétron com a velocidade.

• Interação entre o elétron e a luz incidente.

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Foi então que, Tomonaga, Feynman e Schwinger desenvolveram a eletrodinâmica quântica, capaz de

explicar todos esses detalhes de estruturas finas e hiperfinas, ganhando o prêmio nobel de 1965.

Sabendo disso, é possível então analisar estruturas atômicas e moleculares mais complexas, onde

devem ser levadas em conta as diferentes energias relacionadas a estes sistemas, como energia de

vibração, energia de rotação, que ainda podem ser separadas em outros subgrupos, dependendo das

aproximações feitas e modelos utilizados.

Nas proximas seções, será mostrado alguns resultados que podem ser obtidos com esse experimento,

mostrando as relações e semelhanças que alguns elementos podem ter.

II. Metodologia

Nesta seção são abordados as metodologias experimentais que seriam utilizadas caso o experimento

fosse realizado.

i. Desenvolvimento Experimental

Embora esse experimento não tenha sido de fato realizado, os materiais necessários para sua realização

foram todos descritos no planejamento experimental, aqui será focado na técnica experimental. O

espectrômetro faz o cálculo da absorbância (quanto a amostra absorveu de luz) da seguinte forma (1):

Al = �log10

Sl � Dl

Rl � Dl(1)

Onde Sl é a intensidade da amostra em l, Dl é a intensidade “escura” em l e Rl é a intensidade da

referência em l. O esquema experimental é mostrado na figura abaixo:

Figura 1: Esquema experimental [5]

A fonte de luz (1) caminha através da fibra óptica e interage com a amostra (2), o “resultado”

dessa interação é captado por meio de uma fibra óptica que segue em direção à (3), o “cérebro” do

equipamento, o qual possui internamente arranjos ópticos capazes de separar as linhas de espectro de

modo a mandar no formato de dados para o software (4).

É necessário realizar pequenos passos no software, que, em poucas palavras, significa setar no

modo “Absorbance Measurement”, selecionar a largura de banda que deseja-se trabalhar e o tempo de

integração.

A primeira medida deve ser feita com a referência, em alguns casos, a referência é a amostra a ser

estudada em baixíssima concentração ou mesmo o solvente, para as amostras de forma líquida.

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Neste caso, pode ser usado ou uma lâmpada que cubra o maior comprimento de onda ou então

mais de uma lâmpada, fazendo com que se tenha uma calibração mais precisa.

Nesta primeira etapa em que é feita a calibração é que tem-se o valor de Rl, além disso, para que a

calibração seja efetiva, uma vez que os dados de ajuste da largura de banda e do tempo de integração

tenham sido bem definidos, eles não podem mais ser mudados durante a execução do experimento.

Em seguida, para tirar o espectro de Dl, é necessário fazer o espectro sem elemento algum, com a

parte 2 toda tampada.

A terceira etapa de medida consiste agora em medir as lâmpadas uma a uma, é importante notar

ainda que quando os dados forem obtidos, eles serão da forma Intensidade x pixel, sendo necessário

verificar na literatura um gráfico da mesma forma para que se possa determinar os picos.

Assim, com o suporte de um software gráfico, é feito um ajuste desses dados para uma função, para

que os dados fiquem na forma Intensidade x Comprimento de onda.

ii. Desenvolvimento Teórico

Esta subseção trás algumas abordagens teóricas com as devidas explicações que serão necessárias para

os resultados futuros.

ii.1 Espectros do Hidrogênio

A teoria de atômica de Bohr nos fornece a energia dos orbitais atômicos de um átomo de hidrogênio.

Esta energia é dada por:

En =�µe4

8e2

0

h2n2

,

onde n 2 N. As transições eletrônicas entre estes níveis energéticos acontecem mediante a liberação ou

absorção de enrgia, ou seja, fótons. Pela conservação de energia, as transições eletrônicas das camadas

n = 3, 4, 5, ... para a camada n = 2 é denominada série de Balmer. Históricamente, esta série foi a

primeira a ser relatada experimentalmente, já que as frequências de emissão estão na linha do visível.

Por consrvação de energia e pela fórmula de enrgia de Planck, as energias dos fótons liberados na

série de balmer são [12]:

hn = E =µe4

8e2

0

h2

2

2

� µe4

8e2

0

h2n2

.

Podemos escrever:

K = N

1

4

� 1

n2

�, (2)

onde K = 1

l é o número de onda da luz emitida, N é conhecida como a constante de Rydberg. Na

equação acima, foi usado a equação de Plank E = hn.

Porém, ao considerar substâncias mais complexas, com diferentes átomos, além de relações intermo-

leculares, o espectro fica se mostra masi complexo e é necessário a teoria quantica para descreve-los

corretamente. Mesmo o átomo de hidrogênio isolado possui algumas correções quanto ao seu espectro

de emissão, que são relevantes em cetos niveis de precisão.

Apesar disso, a análise do espectro de substâncias, materiais e equipamento fornecem informações

importantes sobre o corpo em questão, sendo quase como uma impressão digital das propriedades do

objeto.

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ii.2 Emissão de Corpo Negro

Vamos análisar agora o espectro de emissão de corpos devido a sua temperatura. É um fato experimental

que corpos quentes emitem uma radiação caracteristica relacionada a sua temperatura. Em especial,

para os denominados corpos negros, cuja caracteristica é a de absorver toda a luz que incide neles,

existem leis matemáticas que descrevem esta radiação independementemente do material envolvido.

Vamos definir a função s como uma densidade de energia incidente em uma área unitária por

frequência de luz. Ou seja, s(n) dn, onde n é a frequência, representa a intensidade de enrgia proveniente

da luz incidente, cuja frequência está entre (n, n + dn).

A função s é descrita pela equação de plank

s(n) =2hn3

c2

1

ehnKT � 1

,

onde h é a constante de plank, c é a velocidade da luz no vácuo, K é a constante de Boltzmann, e T é a

temperatura do corpo negro. A partir dela, podemos deduzir a lei de Whein, embora ela tenha sido

deduzida empiricamente pela primeira vez. Esta lei pode ser escrita como

nmax µ T.

Embora a maioria dos corpos presentes em nosso dia a dia não sejam corpos negros genuínos, tratá-los

como tal se mostra, muitas vezes, uma boa aproximação e nos ajuda a entender o comportamento ótico

de metais incandescentes, por exemplo.

III. Resultados, Análise de Dados e Discussões

Nesta seção são apresentados os resultados encontrados em revistas científicas, sites confiáveis ou

relatórios anteriores, isso porque devido a crise do coronavíruis não houveram aulas presenciais, sendo

inviável a realização de qualquer experimento.

i. Hidrogênio

Apesar de o hidrogênio gasoso apresentar-se na forma de moléculas, o espectro desse gás se aproxima

muito do espectro de emissão do átomo isolado, descritos acima. Por tanto, conclui-se que as relações

intermoleculares e outras correções são irrelevantes para o nível de precisão que podemos detectar.

Observa-se na tabela a baixo, dados a respeito do espectro de emissão visível do hidrogênio [13]:

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Tabela 1: linhas de emissão da série de Balmer do Hidrogênio comparadas com os respectivo número

de transição eletrônica.[13]

No l (Å)

3 6564.6022

4 4862.6797

5 4344.6830

6 4102.8015

7 3971.1940

8 3890.1489

Pode-se plotar estes pontos em um gráfico e, com base na equação 2, calcular o N que melhor se

ajusta aos pontos experimentais fornecidos. Neste caso, obteve-se N = 10966849m�1

sendo possível ver

o gráfico contendo este resultado na figura 2.

Figura 2: Nesta imagem, podemos ver os pontos experimentais obtidos em comparação com a curva teórica que melhor seajusta aos pontos experimentais.

Através da figura acima, nota-se que a aproximação para o átomo de Hidrogênio usando-se o átomo

de Bhor pode ser bem eficaz nesse caso.

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ii. Hélio

O hélio representa o segundo elemento em termos de complexidade, sendo o hidrogênio o elemento

mais simples. Uma lâmpada de hélio é feita colocando-se o elemento em um tubo e aplicando-se uma

diferença de potencial. Algumas linhas de emissão podem ser observadas na figura 3.

Observa-se que houve uma variação significativa do modelo de Bohr. No caso do Hélio, se tornam

relevantes as propriedades de hibridização de orbitais. Ou seja, devemos considerar que cada um dos

dois elétrons é influenciado pelos dois núcleos, além do elétron restante. Além disso, quanto mais

pesado é o elemento envolvido, mais relevante é a dinâmica nuclear da molécula.

Para este elemento, existem aproximações a serem consideradas para se obter analiticamente as

linhas de emissão detectadas pode ser necessário o uso de programação e certamente a aproximação

para o átomo de Bhor não pode ser utilizada.

Figura 3: Espectro medido da lâmpada de Hélio.

iii. Mercúrio

As lâmpadas de mercúrio contém o elemento em estado gasoso a baixa pressão. Seu espectro é um bom

exemplo para um átomo mais complexo que o hidrogênio, pois contém mais elétrons que o mesmo.

Por não se tratar de uma molécula diatômica ou poliatômica, as relações intermolecuçares podem ser

desconsideradas, ou seja, as linhas correspondentes da energia de rotação e vibração.

Podemos ver seu espectro na figura 4. Comparado-o a figura 2, nota-se a evidente diferença entre os

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espectros, o que sugere que o modelo de Bhor seria ineficaz e não pode ser usado, sendo necessário

desenvolver um modelo mais eficiente, que leve em conta a hidridização dos orbitais.

Figura 4: Algumas linhas de emissão do mercúrio gasoso proveniente de lâmpadas contendo o elemento a baixa pressão. [14]

Será apresentado agora moléculas com três átomos, sendo esta em particular o Dióxido de Carbono.

iv. Dióxido de Carbono

Na figura 5, pode-se ver o espectro de uma lâmpada de CO2

, suas linhas de emissão começam a se

tornar mais complicadas. Isso se deve a complexidade da molécula, sendo necessário levar em conta

sua energia de rotação, vibração e até mesmo possíveis espalhamentos.

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Figura 5: Espectro da lâmpada de gás carbônico. Os picos 1, 2, 3 e 4 são múltiplos inteiros da frequência fundamental deoscilação da molécula de CO2.

v. Água

Será analisado agora o espectro da água. Como sabemos, os espectros de emissão de lâmpadas de

um certo elemento correspondem aos picos de absorção do elemento, ou frequências de absorção do

elemento em condições normais. No caso da água, seu espectro de absorção nos ajuda a entender

algumas de suas propriedades luminosas, além de explicar a cor de nossa atmosféra.

A cor do céu durante o dia, como todos sabem, é azul. A maior influenciadora desta propriedade

é a água presente na atmosfera. Podemos observar na figura 6, os espectros de absorção de luz da

água em cada estado físico. Como é de se esperar, no estado gasoso, temos um espectro mais discreto

proveniente das interações eletrônicas e nucleares, que dominam as propriedades da substância neste

estado. Ainda sim, é possivel observar a existência de um espectro contínuo de menor intensidade

proveninte das interações entre as moléculas e das impurezas presentes na água.

Observa-se que os picos de absorção estão, em todos os casos, no infravermelho. Isso significa que a

água absorve mais luz vermelha que luz azul, permitindo que esta última chegue aos nossos olhos. Isto

expica a cor azul do céu e dos mares. De fato, na imagem 7, podemos observar o espectro de absorção

da luz na região visível.

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Figura 6: Espectro de absorção da água em diferentes estados físicos da matéria. [15]

Outro fato interessante a respeito da agua é mostrado pela figura 8. Nela, é possível observar o

espectro da luz solar medido dentro e fora da atmosfera. Nota-se que o espectro medido dentro da

atmosfera contém picos de baixa intensidade correspondentes aos comprimentos de absorção da água

e CO2

, que são os elementos mais relevantes com relação as propriedades luminosas observáveis da

atmosfera.

Figura 7: Espectro de absorção da água líquida incluindo a região de luz visivel. [15]

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As diferenças entre as moléculas de água e átomos de hidrogênio se tornam mais evidentes no

espectro de emissão/absorção da água gasosa. O número enorme de linhas pode ser explicado pela

geometria da molécula. Enquanto o espectro do hidrogênio é dominado pela dinâmica eletrônica de um

único elétron, a água, além da dinâmica de um número bem maior de eletrons, inclusive os presentes

em orbitais hibridizados, também temos as dinâmicas moléculares, que incluem a rotação, vibração

simétrica, vibração assimétrica e possíveis espalhamentos.

A maior complexidade da dinâmica de uma molécula de água nos fornece uma grande possibilidades

de transições de energia e, consequentemente, de linhas no espectro desta substância.

Figura 8: Espectro da luz do sol detectadas dentro e fora da atmosféra. [15]

vi. Sol e radiação do corpo negro

Nesta subseção será mostrado resultados para o espectro solar e sua relação com a radiação de corpo

negro, avaliando se o sol pode ser considerado um corpo negro ideal.

Pode-se observar na figura 9 o comportamento da função s (comprimentodeondaxintensidade) para

diferentes temperaturas. Nota-se que o pico de intensidade se desloca para a esquerda com o aumento

da temperatura. Ou seja, ao se esquentar um corpo negro observa-se uma luminosidade espontanea do

objeto, conforme sua temperatura aumenta.

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Figura 9: Espectros de radiação do corpo negro para diferentes temperaturas obtidos pela equação de plank.

Esta luminosidade deve ser predominantemente vermelha para temperaturas mais baixas. Conforme

a temperatura se eleva, as frequências mais próximas da cor azul aumentam sua relevância no espectro,

até que todas as frequências da luz vizivel são emitidas com intensidades consideráveis, o que faz o

objeto emitir uma luz branca aos nossos olhos.

Obtem-se da tabela 2 os máximos de emissão. Na figura 11, podemos ver estes dados graficados

como função da temperatura. Note que foi usado o número de onda k = 1

l . A grande incerteza que se

pode intuir quantitativamente pelo gráfico é fruto da pouca quantidade de medidas analisadas, além do

fato de a lâmpada não ser um corpo negro ideal.

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Tabela 2: Espectros de emissão medidos para uma lâmpada de Tungstênio [16].

l (µm) 2750

oK 2865

oK 2960

oK 3025

oK 3200

oK 3360

oK 3475

oK0.35 0.46 0.54 0.66 0.74 1.04 1.40 1.60

0.40 1.50 2.07 2.40 2.55 3.20 3.65 4.05

0.45 4.26 4.66 5.02 5.25 5.88 6.50 7.02

0.50 8.20 8.52 8.85 9.08 9.76 10.40 10.90

0.55 13.10 13.16 13.25 13.35 13.62 13.90 14.15

0.60 18.80 18.24 17.80 17.60 17.05 16.80 16.70

0.65 23.35 22.60 21.90 21.40 20.00 19.25 18.90

0.70 27.50 26.60 25.80 24.80 22.30 20.80 19.90

0.75 31.00 29.75 28.20 26.80 23.40 21.35 20.35

0.80 33.70 32.35 29.80 29.15 24.50 21.65 20.55

0.85 35.80 34.25 32.25 30.25 24.90 21.75 20.30

0.90 37.40 35.70 33.50 31.20 25.15 21.55 19.95

0.95 38.60 36.10 34.00 31.50 25.10 21.00 19.25

1.00 39.30 36.50 34.00 31.40 24.80 20.50 18.55

1.05 39.70 36.40 33.80 31.20 24.20 19.60 17.65

1.10 39.60 35.90 33.00 30.40 23.40 18.70 16.75

1.20 38.20 34.30 31.00 28.10 21.50 16.80 15.00

1.30 35.80 32.10 28.50 25.60 19.50 14.90 13.20

1.40 33.10 30.00 25.50 22.80 17.10 13.15 11.70

1.50 29.50 25.90 22.50 20.30 15.10 11.50 10.25

1.60 26.20 22.80 19.80 17.70 13.10 10.70 9.50

1.70 23.00 20.10 17.30 15.20 11.20 8.45 7.50

1.80 21.00 17.80 15.00 13.20 9.70 7.05 6.25

1.90 18.30 15.50 12.60 11.20 8.30 6.10 5.35

2.00 15.50 13.50 11.40 10.20 7.40 5.40 4.65

2.20 11.70 10.00 8.50 7.50 5.70 4.10 3.50

2.40 9.70 8.00 7.10 6.10 4.50 3.30 2.70

Retomando a figura 8, pode-se comparar com a radiação solar medida fora da atmosfera em

comparação com a radiação de corpo negro a temperatura de 5778

oK. A teoria de radiação de corpo

negro não é boa para descrever o espectro do sol, mas pode ser usada para se obter alguma estimativa

para a sua temperatura.

Uma descrição mais precisa do espectro solar leva em conta as absorções feitas pelos elementos

presentes na atmosfera solar e terrestre. Uma representação pode ser vista na figura 12. Este pontos são

denominados linhas de Fraunhofer.

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Figura 10: Espectros de radiação de uma lampada incandescênte para diferentes temperaturas.

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Figura 11: Número de onda de máxima intensidade graficados como função da temperatura, junto ao ajuste linear associado,com coeficiente angular a ⇡ 0.00035127.

Figura 12: Espectro solar com as principais linhas de absorção de elementos da atmosfera terrestre e solar. [17]

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vii. LED

A sigla LED deriva do inglês Diodo Emissor de Luz, que nada mais é que um dispositivo obtido a

partir da dopagem de um semicondutor, para entendê-lo, é necessário saber previamente sobre algumas

características dos materiais.

Podemos dividir os materiais em três grupos: condutores, isolantes e semicondutores.

• Condutores são materiais cujo gap de energia é pequeno, menor que 1eV, por isso, com uma

pequena perturbação no sistema, os elétrons livres da camada de condução recebem energia

suficiente para a camada de valência, sendo bons materias para a condução de energia.

• Isolantes são materiais que possuem um gap de energia alto, de alguns eletrón-volts, por isso, é

necessário uma “energia de estímulo” alta para vencer essa barreira e por esse motivo, materiais

com essa característica não são bons condutores de energia elétrica.

• Semicondutores são materiais cujo gap de energia é da ordem de 1eV, ou seja, está entre os dois

materiais, tais materiais se tornam mais interessantes quando dopados com outros materiais a fim

de criar dispositivos.

Figura 13: Energia de gap para Isolante, semicondutor e condutor.[9]

Dopagem é o processo de inserção de impurezas, geralmente ele acontece tendo como base o silício,

quando esse processo é feito com um material que possui 5 elétrons na camada de valência, como

arsênio ou fósforo, as ligações ficam com alguns elétrons livres, por esse motivo, o material passa a ser

chamado de material Tipo N.

Por outro lado, se a dopagem é feita com um elemento que possui 3 elétrons na camada de valência,

alguns elétrons não estarão com a camada de valência preenchida, tendo “falta” de elétrons, ou em

outras palavras, buracos, por esse motivo, o material passa a ser chamado de material Tipo P.

Tendo em mãos esses fatos, pode-se entender o funcionamento do diodo, um dispositivo formado a

partir da junção de materias Tipo P e Tipo N. Ao fazer isso, obtem-se um dispositivo no qual só circula

corrente em um sentido, funcionando como uma chave.

Sabendo-se do funcionamento de um diodo simples, pode-se entender o LED, que é um dispositivo

que emite luz após circular corrente. Tal emissão ocorre por recombinação de elétrons e buracos da

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Figura 14: Diodo. A imagem azul claro representa a camada de depleção, formada devido aos portadores minoritários de ambosos materiais P e N. [10]

junção, os elétrons livres ficam em um estado de maior energia, liberando fótons ou calor. Para este

dispositivo, não é comum o uso de silício, pois há muita energia dissipada no processo de recombinação

e por isso é usado o arseneto de gálio (GaAs).

Como pode ser visto na Figura 4, o olho humano possui um pico próximo de 550nm, correspondente

a cor verde, por isso, a região de 550nm é a mais fácil para os seres humanos enxergarem e azul 430nm

e vermelho 700nm são as cores mais difíceis.

Sendo assim, essas cores precisam ter mais eficiência para serem vistas com a mesma intensidade

que a cor verde, a intensidade do led está relacionada com a corrente que nele percorre.

Na figura abaixo podem ser visto a faixa de operação dos leds e suas respectivas cores.

Figura 15: Espectro de emissão comum de LEDs. [11]

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viii. Olho Humano

A retina do olho humano possui três pigmentos absorventes de luz, onde cada um absorve uma faixa de

luz de uma região específica do espectro visível, esses três pigmentos são denominados de comprimento

e onda curto (C), na faixa de 430nm, o comprimento de onda médio (M), absorve luz na faixa de 530nm

e o comprimento de onda longo (L) absorve luz no máximo a 560nm.

Note que os comprimentos de onda médio e longo estão próximos, isso se deve a evolução humana,

a partir de um desdobramento genético que ocorreu primeiro em fêmeas primatas, devido aos seus

cromossomos XX, a partir da evolução, machos primatas também passaram a ter três pigmentos, o que

os favoreceu durante a escolha de frutos para alimentação.[6]

Os pigmentos são constituídos de proteínas, quando um pigmento absorve luz, desencadeia eventos

moleculares que levam a uma excitação responsável por transmitir um sinal nervoso óptico ao cérebro.

Assim, equipamentos eletrônicos podem usar pixeis azul, vermelho e verde para gerar o restante do

espectro visível de forma agradável aos nossos olhos.

É importante ressaltar que, com a evolução da ciência, a tecnologia explora agora novas formas de

se fazer imagens em aparelhos eletrônicos, é o caso dos pontos quânticos [7] e dos oleds [8].

A figura abaixo mostra o espectro de alcance do olho humano.

Figura 16: Espectro de alcance do olho humano. Note que a cor mais fácil de ser enxergada é o verde. É importante resaltarque a imagem foi retirada de [9] e traduzida.

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IV. Conclusões ou Considerações Finais

Após a finalização deste trabalho é possível notar não só a importância da escrita científica, como

também relações moleculares entre diferentes elementos através do seu espectro de absorção.

Observa-se que o modelo do átomo de Bhor [referenciar] funciona bem apenas para o átomo de

Hidrogênio, o qual possui apenas um elétron. Para o átomo de Hélio, segundo elemento menos

complexo da Tabela Periódica e com apenas dois elétrons, o modelo de Bhor já não funciona bem, sendo

necessário levar em conta a hibridização dos orbitais.

Em moléculas ainda mais complexas, como dióxido de carbono e água, é ncessário um modelo que

considere a dinâmica de rotação e vibração da molécula.

É importante notar ainda que o espectro de absorção do sol está diretamente relacionado com a água

e o dióxido de carbono quando o espectro de absorção é medido na atmosfera, pois ambos elementos

estão fortemente presentes.

Por fim, o espectro do sol se comporta de modo semelhante à um corpo negro quando medido fora

da atmosfera, sendo possível estimar a sua temperatura.

Referências

[1] Devesh Singh, Chandrajit Basu, Merve Meinhardt-Wollweber, Bernhard Roth, LEDs for energy

efficient greenhouse lighting,Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 49,2015,Páginas

139-147.

[2] Kenji Kuriyama, Yasuto Kaba1, Hayato Saitoh, Bannu, Naohiro Manago, Yohei Harayama, Kohei

Osa, Masaya Yamamoto, Hiroaki Kuze1, Visible and near infrared diffential optical absorption

spectrocopy (DOAS) for the measurement of nitrogen dioxide, carbon dioxide and wather vapor,

International Journal of Technology, Volume 2, 2011, Páginas 94-101.

[3] WILLIs E. LAMB, JR., RQBERT C. RETHERFQRD, Fine Strncture of the Hydrogen Atoln by a

Microwave Method, Physical Review, volume 72, número 3, 1947, páginas 241-243.

[4] Atomic Theory Timeline. Disponível em: <https://prezi.com/skin6wx2a7fm/atomic-theory-

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Page 19: Espectroscopia atômica e molecular...Espectroscopia atômica e molecular Ana Barbosa (163835), Augusto Bubenik (164486) a163835@dac.unicamp.br, a164486@dac.unicamp.br Grupo 5 (Magenta)

Grupo 5 (Magenta) ? F - 740 A ? Prof. R. Urbano

[10] David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker. Fundamentals of physics - Extended. Nineth edition.

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[11] Fontes de luz da matriz LED. Disponível em: < https :

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[12] Eisberg, Robert e Resnick, Robert. Física Quântica: Atomos, Moléculâs, Sólidos, Núcleos e Partículas.

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[13] W. E. Curtis. The Value of the Rydberg Constant for Spectral Series. Prescendings of the Royal

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[14] Davidson, Michael W. Fundamentals of Mercury Arc Lamps. Disponível em: <http://zeiss-

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[15] Chaplin, Martin. Water Absorption Spectrum. Disponível em:

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[17] Charlotte Emma Moore. The solar spectrum 2935 å to 8770 å. National bureau of standards

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[18] Boynton, Robert M. Theory of Color Vision. Journal of the Optical Society of America, New York,

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