Espectroscopia LabEM1

Pontifícia Universidade Católica de São Paulo Departamento de Física

Noções Básicas sobre Espectroscopia Prof.a Marisa Cavalcante

Roteiro de Orientação para a elaboração do relatório CONSIDERAÇÕES INICIAIS As figuras abaixo mostram diferentes padrões de interferência obtidos através de diferentes distancias entre as fontes: Utilizando a relação Nλ = d senθ , determine o comprimento de onda quando esta determinação for possível

d

comprimento de onda

Figura1 comprimento de onda

d

figura2 1

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Figura3

ESPECTRO CONTÍNUO OBTIDO ATRAVÉS DE REDE DE DIFRAÇÃO ‐ Parte A ‐ No exercício anterior você teve oportunidade de verificar o princípio do fenômeno de interferência, bem como utilizou a lei de interferência para determinação de comprimentos de onda de duas fontes esféricas.

Todo este procedimento foi necessário para dar a você conhecimento básico que possibilite a determinação, através da utilização de uma rede de difração, a ordem de grandeza do comprimento de onda da radiação visível (vermelho, azul, violeta).

1) Ajuste inicial do equipamento: Considerando o banco ótico da Pasco Scientific abaixo, ajuste a posição da régua, fonte de luz, e rede de difração para uma observação bem nítida do espectro contínuo da lâmpada de filamento utilizada na montagem.

Fonte de Luz contínua Régua para medida dos desvios

Base para sustentação da régua suporte para a rede de difração

D distância da rede à regua

Rede de Difração

Figura 4 2

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Feito isto você irá observar o espectro contínuo sobre a régua. Observe, no entanto a simetria na obtenção do espectro (o que já é esperado, em função da forma de decomposição espectral de uma rede de difração).

2) Para obter as informações dos comprimentos de onda de cada uma das radiações, você deve obter o desvio θ desta radiação. De modo a obter estes desvios você deverá obtê‐los sobre a régua:

1. Determinação dos comprimentos de Onda

1a

2a

3a

4a

Fenda

Espectro contínuo

4b

3b

2b

1b

Espectro contínuo X

Lado A

Lado B D

θ

Νλ=dsenθ

Sendo D distância da rede até a régua

θ

Rede

Figura 6 Preencha a tabela abaixo: sabendo que Nλ = d senθ onde senθ = X . 1/(X2 + D2)1/2 N = 1 (primeira ordem do espectro) d = distancia entre os sulcos da rede Tabela 1 Xb Xa

senθ(a)

senθ(b)

Para propagação de erros incerteza das réguas utilizadas: Incerteza em D= Incerteza em X = λa

λb

valor médio

cor Inicio violeta (4) Começo azul (3) Inicio amarela (2) Começo vermelha (1) 3

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Analise os resultados obtidos considerando os dados fornecidos pelo manual do laboratório.

2. Determinação da resolução de diferentes filtros

Para a determinação da resolução dos filtros fornecidos : 1) Você deve medir a extensão (em angstrons ou nano metro) de radiação que cada filtro permite passar: Tabela2 Filtros A B C 1 3

Xa1

Xa2

Xb1

Xb2

Sendo: D= d (distancia entre os sulcos da rede ) =

2) Obter o valor para o comprimento de onda em cada caso: Tabela3 Filtros λa1 λa2 λb1 λb2 λa médio A B C 1 2 3 Em seguida obtenha a resolução média de cada filtro em % Tabela4 Filtros A B C 1 2 3

∆λa

∆λb

{∆λa/λa médio} x100

λb médio

{∆λb/ λb médio/} x100

Resultado final para as resoluções dos Filtros Tabela5 Filtros A B C

R(médio total) em %

Filtros 1 2 3

R(médio total) em %

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Considerando que os filtros 1,2 e 3 são filtros de interferência analise os resultados obtidos.

Referências Bibliográficas Básicas: • • • • • • •

MAX BORN. Física Moderna ‐ Fundação Calouste Gulbenkian EISBERG E RESNICK. Física Quântica ‐ Ed Campus IRVING KAPLAN. Física Nuclear ‐ Guanabara Dois.

CAVALCANTE, M. A e TAVOLARO C.R C. Física Moderna Experimental – Ed. Manole – 2ª edição revisada 2007 SEARS/ZEMANSKY. Física Vol 4 , Livros Técnicos e Científicos,1985 ‐ Interferência e ondas eletromagnéticas.

PHYSICAL SCIENCE STUDY COMMITTEE (PSSC) vol, 2 e EDART, São Paulo, 1971 ‐ Interferência ‐ Óptica Física ‐ VUOLO, JOSÉ HENRIQUE: “Fundamentos da Teoria de Erros” ‐ Editora Edgard Blücher LTDA ‐ 1996.

ESPECTROS ATÔMICOS Estudo da resolução de diferentes redes de difração ‐ Parte B ‐ Utilizando a montagem da figura 4 e substituindo‐se a fonte de luz contínua pela fonte de alta tensão com ampolas espectrais da Pasco Scientific, realizaremos um estudo qualitativo relativo aos espectros de diferentes gases, bem como faremos um estudo da resolução de diferentes redes de difração.

Tubo de Plücker

As ampolas espectrais podem ser substituídas de modo a permitir um estudo qualitativo do espectro de diferentes gases. Esta ampola já fornece um feixe de luz colimado.

A decomposição espectral é realizada através de redes de difração

Fonte de alta tensão e suporte

3.

Análise qualitativa de diferentes espectros

Selecione a rede de difração de maior resolução (maior número de sulcos por mm) e faça a observação do espectro dos gases fornecidos.

Faça uma descrição do número de linhas observadas bem como as cores correspondentes.

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4.Análise quantitativa de espectros atômicos e estudo da resolução de diferentes redes de difração Selecione a ampola de hidrogênio e determine os desvios para as linhas: vermelha, azul e violeta , para as diferentes redes fornecidas: Incerteza em D= Incerteza em X= Cuidado com os cálculos destas incertezas (como você obtém X? como você obtém D? você soma grandezas com incertezas? Subtrai? O erro sempre se propaga)

Rede 01 rede =

linhas/mm

D=

d=

distância entre os sulcos da rede Tabela 1

linhas

Xa

Xb

senθa

senθb

λa(A0)

λb(A0)

λmédio(A0)

vermelha azul violeta

Rede 02 rede =

linhas/mm

D=

d=

distância entre os sulcos da rede Tabela2

linhas

Xa

Xb

senθa

senθb

λa(A0)

λb(A0)

λmédio(A0)

vermelha azul violeta

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Rede 03 rede =

linhas/mm

D=

d=

distância entre os sulcos da rede Tabela3

linhas

Xa

Xb

senθa

senθb

λa(A0)

λb(A0)

λmédio(A0)

vermelha azul violeta

Rede 04 rede =

linhas/mm

D=

d=

distância entre os sulcos da rede Tabela4

linhas

Xa

Xb

senθa

senθb

λa(A0)

λb(A0)

λmédio(A0)

vermelha azul violeta

Resumo dos resultados: Valores médios dos comprimentos de onda das radiações obtidas (em Angstrons);

Linhas vermelha azul violeta

rede1

Tabela 5 rede2

rede3

rede4

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Desvios dos valores obtidos com relação aos valores esperados: Valores esperados: Vermelha: 6562 Ao

Azul: 4861 Ao

Violeta: 4340 Ao

Tabela 6 linha vermelha azul violeta

desvio %

desvio %

desvio %

desvio %

Cada aluno deverá entregar uma segunda versão para os cálculos considerando a propagação de erros e incertezas dos instrumentos

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