UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL

David Elprin Cipio Lopes

Espectroscopia óptica: histórico, conceitos físicos e aplicações

DOURADOS-MS OUTUBRO-2007

David Elprin Cipio Lopes

Espectroscopia óptica: histórico, conceitos físicos e aplicações

DOURADOS-MS OUTUBRO-2007

Monografia apresent ada à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso (TCC), do curso de Licenciatura em Física com ênfase em Física Ambiental da Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul – UEMS, como requisito parci al para obtenção do g rau de licenciado em Física. Orientador: Pro fessor Dr. Sandro Marcio Lima

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Física da Universidade

Estadual de M ato Grosso do Sul sob o título Espectroscopia óptica: histórico, conceitos físicos

e aplicações, defendido por David Elprin Cipio Lopes em 21 de novembro de 2007, em

Dourados, M ato Grosso do Sul, e aprovado pela banca examinadora constituída pelos

professores:

_____________________________ Profº. Dr. Sandro M arcio Lima

Orientador

_________________________ Profº. Dr. Paulo Sousa

____________________________ Profº. M sc. Nilson de Oliveira Silva

Dedico este trabalho de conclusão

de curso a minha mãe, Regina.

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, pelo dom da vida, e por ser a força maior nesta minha caminhada, aos meus familiares pelo apoio nos momentos difíceis, em especial a minha mãe

Regina por todos os esforços, agradeço a todos os amigos pelo carinho e companheirismo

depositado nestes últimos anos, que serviu para um aprendizado imenso na minha vida pessoal e

profissional, amo vocês, e ao Professor orientador desse trabalho Dr. Sandro M arcio Lima como

fonte de admiração e motivação.

“E disse Deus: Haja luz; e ouve luz.” Gênesis 1:3

SUMÁRIO

Resumo.............................................................................................. .............................................7

Capítulo I - Introdução......................................................................................... ..........................8

Capítulo II - Surgimento da espectroscopia.................................................................................10

2.1 – Newton e a espectroscopia..............................................................................10 2.2 – As Linhas de Fraunhofer........................................................... ......................12 2.2 – Contribuições de Bunsen e Kirchhoff.............................................................15 2.3 – Contribuições à astronomia...................................................................... .......17

Capítulo III - Elementos de um espectrofotômetro......................................................................19

3.1 – Fontes de radiação................................................................................. ..........19 3.1.1 – Lâmpadas incandescentes.................................................................20 3.1.2 – Lâmpadas de M ercúrio de alta pressão.............................................20 3.1.3 – Lâmpadas de M ercúrio de baixa pressão..........................................20 3.1.4 – Lâmpadas fluorescentes....................................................................20 3.1.5 – Lâmpadas de Xenônio......................................................................20 3.1.6 – Lasers................................................................................................21

3.2 – M onocromadores..................................................................................... ........23 3.3 – Detectores................................................................................................. .......25

3.3.1 – Detector Piroelétrico.........................................................................25 3.3.2 – Bolômetro.........................................................................................26 3.3.3 – Fotodiodo..........................................................................................27 3.3.4 – Fotomultiplicadoras..........................................................................28 3.3.5 – M icrofones........................................................................................29 3.3.6 – CCDs............................................................................................... ..29

Capítulo IV - Verif icação das Linhas de Emissão do Hidrogênio...............................................31

4.1 – Procedimento experimental.......................................................................... ...31

4.2 – Apresentação dos resultados............................................................................33

Capítulo V - Considerações Finais...............................................................................................35

Referências Bibliográficas............................................................................................................36

RESUMO

O presente trabalho apresenta um levantamento histórico e as aplicações atuais, dos fundamentos da espectroscopia, desde as primeiras observações da decomp osição da luz branca,

compreendido posteriormente como espectro visível, como as realizadas por Newton em 1664, e

as contribuições de diversos cientistas no decorrer do tempo, entre eles: Fraunhofer, Bunsen e Kirchhoff. Também serão abordados os princípios físicos do funcionamento dos elementos

básicos de um espectrofotômetro, dos quais se pode citar: fontes de radiação, monocromadores

e detectores, juntamente com alguns tipos desses elementos. Finalizando, foi feita uma

verificação espectrofotométrica das linhas de emissão do Hidrogênio.

Palavras-chave: Origem e Princípio da Espectroscopia; Espectrofotômetro.

Capítulo I

INTRODUÇÃO

A decomposição da luz observada desde a Antigüidade sempre foi visto como um

fenômeno curioso. Aristófanes em 423 a.C. foi um dos primeiros a fazer tal observação, quando

trabalhava na tentativa de construções de lentes (Bergamini, 1971) . Uma compreensão da

natureza da luz e da sua decomposição foi apresentada muito posteriormente, ficando

estabelecido que se tratava de uma decomposição espectral (de luz), hoje denominada de

espectro eletromagnético. Essa distribuição da radiação eletromagnética esta expressa em

relação ao seu comprimento de onda λ ou sua freqüência v. Ao longo da história inúmeros

cientistas realizaram experimentos para a compreensão da luz visível e interpretação do espectro eletromagnético, contudo, nem todos conseguiram explicar corretamente os fenômenos

observados.

Após os primeiros artigos publicados em 1672 por Isaac Newton sobre a decomposição da luz branca observada em seus experimentos realizados a partir de 1664, foi possível se

estabelecer uma melhor compreensão da decomposição da luz visível, o que acabou

direcionando a uma nova era na Óptica. Newton afirmava em seus trabalhos que a luz branca,

como a proveniente do Sol, era uma luz policromática, ou seja, composta de diversas cores. As experiências de Newton marcaram assim o inicio da espectroscopia.

A observação espectral contribuiu significativamente para a descoberta de novos

elementos químicos (Figueiras, 1996) e a compreensão da constituição dos astros. Pode-se dizer que os trabalhos de Bunsen e Kirchhoff foram extremamente importantes para o

desenvolvimento do instrumento de medida do espectro da luz, hoje denominado

espectroscópio. Eles trabalharam de forma conjunta na análise de inúmeros elementos (Moura

Nunes, 2005).

Com o avanço das pesquisas na área da espectroscopia e o advento de novas tecnologias

na produção de materiais, novos equipamentos foram desenvolvidos para análise espectral.

Como exemplo pode-se mencionar as redes de difração, que possuem um poder de dispersão superior ao dos prismas utilizados inicialmente como elemento dispersor nos espectroscópios.

Atualmente a espectroscopia conta com equipamentos e métodos diversos,

possibilitando determinações tanto qualitativas quanto quantitativos de diferentes compósitos.

Isso com muita rapidez e precisão, e com potencialidade de aplicações em diversos sistemas,

como compostos orgânicos e inorgânicos.

Os equipamentos utilizados em espectroscopia denominados espectrômetros, ou

espectrofotômetros, possuem três componentes básicos, a saber: uma fonte, um monocromador

e um detector, os quais podem operar em diversas freqüências.

Neste trabalho está apresentada uma abordagem histórica da espectroscopia. Os tópicos foram separados de forma cronológica, desde o desenvolvimento da análise espectral até as

primeiras contribuições na astronomia. Também será abordado o princípio de funcionamento

dos espectrofotômetros disposto em relação a seus componentes que serão detalhados,

explorando os conceitos físicos de cada componente. Finalizando também será apresentado uma

verificação espectrométrica das linhas de emissão do Hidrogênio, comparando com os valores

aceitos na literatura.

Capítulo II

SURGIMENTO DA ESPECTROSCOPIA

Neste capítulo é abordada uma pequena biografia dos precursores da observação

espectral: Isaac Newton, Joseph Fraunhofer, Robert Bunsen e Gustav Kirchhoff. Com

contribuições notórias à espectroscopia, estes cientistas marcaram suas épocas por explicarem

corretamente os fenômenos observados e deixar “incógnitas chaves” para a compreensão espectral, direcionando a inúmeras aplicações, como exemplo na astronomia.

2.1 – Newton e a espectroscopia

Isaac Newton nasceu pouco depois da meia-noite do dia de Natal, em 1642, de parto

prematuro. O seu pai, um agricultor bastante próspero, morreu três meses antes do seu

nascimento, deixando à mulher, Hannah, a responsabilidade sobre as propriedades agrícolas e o

cuidado da frágil criança.

Quando tinha 3 anos sua mãe casou-se novamente, sendo o novo marido um clérigo rico,

de nome Barnabas Smith. Após o casamento, ele aconselhou-a a deixar o f ilho a viver com a

avó enquanto eles se mudariam para a aldeia onde ele era prior. Quando tinha 10 anos, o padrasto morreu e a sua mãe voltou para casa onde Newton

vivia com a avó. Dois anos mais tarde, Isaac foi para uma escola situada perto da casa do tio

com quem passou a viver. Foi considerado um aluno médio pelos professores e insociável pelos seus colegas. Ignorava o trabalho da escola e passava a maior parte do tempo a construir

modelos mecânicos de madeira, como moinhos de vento, e a fazer suas próprias experiências.

Newton começou a trabalhar na propriedade agrícola da família em 1659, mas a sua

capacidade de trabalho na lavoura não era das melhores: sempre deixava o trabalho inacabado.

Felizmente, o seu gênio já tinha sido reconhecido pelo tio, com quem vivera, e pelo diretor da

escola em que estudara. Assim, devido à persuasão destes dois homens Newton foi admitido na

Universidade de Cambridge em 1661.

A mãe de Isaac não tinha recursos suficientes para pagar todos os custos universitários,

por isso ele entrou na universidade como um bolsista especial: em vez de receber uma bolsa,

pagava a Universidade com trabalho, limpando os quartos.

Numa tarde de domingo de 1664, Isaac e John Wickins, um companheiro de quarto,

decidiram visitar uma feira de materiais ópticos. Enquanto conversava com John, o seu olhar foi

atraído por um objeto que brilhava ao sol de fim de tarde, um prisma (M argenau, 1971). Como

os prismas eram considerados brinquedos, os cientistas nunca tinham se preocupado em fazer

experiências com eles, contentando-se em maravilhar-se com o efeito observado semelhante ao do arco-ír is. Após adquirir um prisma, Newton começou a fazer diversas observações em seu

quarto. Ele deixava um raio de luz passar por uma fenda na porta e verif icava que o feixe se

abria ao sair do prisma, revelando ser constituído realmante de diferentes cores dispostas na

mesma ordem em que apareciam no arco-íris (ver gravura mostrada na Fig. 1). Para que essas

cores não fossem acrescentadas pelo próprio vidro, Newton fez o feixe colorido passar por um

segundo prisma. Como resultado, as cores voltaram a se juntar, provando que sua recomposição

formava outro feixe de luz branca, igual ao inicial. Newton argumentou que a luz branca era na verdade uma mistura de diferentes tipos de raios que eram refratados em ângulos ligeiramente

diferentes, e que cada tipo de raio diferente produzia uma cor espectral diferente (Faria, 1987).

Nessa época, o fenômeno que dava origem ao arco-ír is já havia sido estudado por Thierry de Freiberg. Ele supôs que a luz produzida num prisma era um “efeito de superfície”, uma

distorção gerada na interface ar/vidro, e não uma decomposição da luz.

Fig.1 - Gravura de Newton séc. 18.

Em 1672, após doar um telescópio refletor inventado por ele para a Royal Society,

Newton é eleito membro da Royal Society e apresenta um relatório sobre a teoria das cores,

revelando suas experiências sobre a decomposição da luz branca pelo prisma. Ele demonstra no

relatório que as cores primitivas ou fundamentais (amarelo, azul e vermelho) possuem caráter

especial e não são passíveis de decomposição. Este trabalho apresentado à Academia Real de

Ciências foi em seguida lançado num opúsculo com o título "Nova teoria da luz e da cor".

Em 1703 foi eleito presidente da Royal Society, e foi re-eleito a cada ano até sua morte.

Newton publica o livro Opticks apenas em 1707 (ver capa na Fig.2.), o qual trata da nova teoria

da luz e da cor. Ele foi agraciado com o título de cavalheiro (Sir) em 1708 pela Rainha da

Inglaterra Anne pelas diversas contribuições a ciência. Com isso ele foi o primeiro cientista a

receber esta honra. Newton morreu em 31 de março de 1727 em Londres, Inglaterra.

Fig. 2 - “Opitiks”, publicação de Newton em 1707

2.2 – As Linhas de Fraunhofer

Nascido em Straubing na Alemanha em 6 de março de 1787, Joseph Von Fraunhofer, (ver gravura na Fig. 3) filho de um vidraceiro de nome Franz Xaver Fraunhofer e de Maria

Anna Frohlich Fraunhofer, era o mais novo de uma família de 11 irmãos. Esteve sempre

cercado por pessoas ligadas ao trabalho artesanal, particularmente à fabricação e ao corte do

vidro e de artefatos ópticos, desenvolvendo assim pequena habilidade no desenho e construção de artefatos de vidro.

Após a morte de seus pais, com apenas 12 anos de idade, Fraunhofer foi levado pelos

seus guardiões para M unique para tornar-se aprendiz de Philipp A. Weichselberger, um rude fabricante de espelhos e vidros ornamentais. Porém, devido à sua limitada educação formal,

Fraunhofer passou a ser tratado como um mero empregado. Não sendo instruído na profissão, e

ainda proibido de participar das aulas das conhecidas Escolas Dominicais com muitas

dificuldades e sem motivação, Fraunhofer não desistiu de um sonho, tornar-se um fabricante de

óculos.

No dia 21 de Julho de 1801 a oficina em que Fraunhofer trabalhava desmoronou,

matando a esposa de Weichselberger e deixando Fraunhofer sob os escombros por 4 horas.

Solidarizado com a situação do órfão Fraunhofer, Elector M aximilian Joseph IV

(posteriormente, Rei M aximilian I) presenteou-o com 18 Ducats (moeda da época).

Após a recuperação do acidente, Fraunhofer continuou a trabalhar com Weichselberger,

sendo permitido a assistir as aulas dominicais e tendo comprado, com o presente ganho, seus próprios equipamentos para fabricação de vidro e livros sobre óptica e a natureza da luz, a fim

de desenvolver suas habilidades com vidros e lentes.

Quando já havia adquirido uma liberdade como profissional, Fraunhofer conheceu

Joseph Niggl do Instituto de Munique, onde começou a dar os primeiros passos para a

fabricação de lentes. Em maio de 1806, Fraunhofer foi convidado por Utzschneider diretor do

instituto de M unique para trabalhar no instituto em um posto de aprendiz. Em menos de um ano

ele já produzia suas próprias lentes e, algum tempo depois, já possuía sua própria oficina.

Fig. 3 - Gravura de Fraunhofer.

No ano de 1814 Fraunhofer realizou a mesma experiência de decomposição da luz branca com prismas realizada por Newton, porém o espectro obtido por Fraunhofer era

originado com maior incidência de luz solar e submetido a uma grande ampliação, observando

assim o espectro com maior detalhe. Com efeito, Fraunhofer observou que o espectro solar não era continuo, mas apresentava falhas: inúmeras linhas escuras foram observadas. Ao utilizar um

telescópio para observar a luz refratada pelo prisma identificou 574 riscas escuras no espectro

da luz do Sol (Friança et.al.,2003). Para designar as oito riscas mais proeminentes usou as letras

de A a G no sentido vermelho-violeta. Fraunhofer foi, no entanto, incapaz de explicar por que

razão estas linhas se encontravam no espectro da luz do Sol. Fraunhofer não fazia idéia que este

espectro era um mapa codificado da composição química do Sol. Na Figura 4 pode-se ver o

espectro da luz solar obtido por Fraunhofer. Em particular Fraunhofer ficou impressionado com

duas linhas, bastante fortes, que apareciam no espectro da luz solar, as quais denominou de

"linhas D".

Fig. 4 - Espectro solar obtido por Fraunhofer.

Fraunhofer também observou, com auxilio de telescópios, linhas nos espectros das estrelas Sírius, Castor, Pollux, Capella, Betelgeuse e Procyon. Na verdade Fraunhofer utilizava

as linhas do espectro solar para calibrar seus instrumentos (vidros e prismas), identificando

quais eram os de melhor qualidade fabricados naquela época. Como pequenas variações na quantidade e mistura de quartzo (SiO2), cal (CaO) e soda (carbonato de sódio, Na2CO3) no

composto que compõem o vidro (basicamente SiO4), fazem que os prismas fabricados

desloquem o comprimento de onda em diferentes ângulos, Fraunhofer usava as linhas do

espectro solar para determinar as propriedades dos vidros. Apresentando seus resultados na Academia de Ciências da Bavária, foi eleito membro e passou a ministrar aulas na Universidade

da Bavária por muitos anos, apesar de não possuir educação formal. Apesar de suas realizações

e contribuições, Fraunhofer não compreendeu a origem das linhas espectrais que observou. Sabia apenas que era uma característica de cada astro observado (Friança et.al.,2003).

Fraunhofer faleceu em 7 de junho de 1826 e foi cremado em M unique com honras de

estado.

2.3 – Contribuições de Bunsen e Kirchhoff

Robert Wilhelm Eberhard Von Bunsen nasceu em 31 de março de 1811 em Gottingen,

Alemanha, o mais novo de quatro filhos. Seu pai foi professor de línguas modernas na

universidade local, tal que um ambiente acadêmico o cercaria desde o nascimento. Após estudo

básico na cidade de Holzminden, Bunsen estudou química em Gottingen, recebendo seu

doutorado com apenas 19 anos.

Como Bunsen, Kirchhoff veio de uma família de intelectuais. Gustav Robert Kirchhoff

nasceu em 12 março 1824 em Konigsberg, Prússia (atual Kaliningrad, Rússia). Seu pai Friedrich Kirchhoff, foi um conselheiro da lei em Konigsberg. Ver Figura 5 mostrando uma gravura dos

dois cientistas.

Fig. 5 - Bunsen e Kirchhoff.

Kirchhoff foi educado em Königsberg onde se graduou em Física na Universidade de

Konigsberg em 1847. Em seu primeiro trabalho em 1845 (ainda como aluno), enunciou as leis que levam seu nome e que permitem o cálculo da corrente, tensão e resistência de um circuito

elétrico. Quando foi ministrar aulas de Física na Universidade de Breslau, Kirchhoff conheceu o

também professor de química Bunsen de quem ficou grande amigo (Figueiras, 1996). Em 1854 Bunsen, que estava trabalhando em Heidelberg, encorajou o amigo para se mudar para lá.

Kirchhoff aceitou a oferta começando uma parceria proveitosa com Bunsen, que já era um

químico conceituado, pois já havia desenvolvido o queimador denominado Bico de Bunsen,

uma adaptação de um projeto de M ichael Faraday, além de diversas contribuições à química e à geologia.

Bunsen desenvolveu o queimador para identificar metais e seus sais pelas características

de suas chamas coloridas que estes emitiam quando aquecidos (M oura Nunes, 2005). Foi

quando Kirchhoff sugeriu analisar os espectros emitidos por essas chamas, e conseqüentemente

espectros de raios solares obstruídos por vapores metálicos, desenvolvendo um aparato

denominado espectroscópio, o qual continha um prisma como elemento dispersor. Nos

espectroscópios utilizados por Bunsen e Kirchhoff não havia um elemento que pudesse detectar

a intensidade da radiação. As observações eram feitas a “olho nu” e anotadas de acordo com as

sua colorações e intensidades.

Fig. 6 - Ilustração de Kirchhoff observando espectros.

Como os espectros de absorção que produziu em suas experiências coincidiam sempre com os espectros de emissão do mesmo elemento, Kirchhoff concluiu que cada elemento

absorve precisamente a mesma luz que emite (Faria, 1987). Na Figura 7 tem-se alguns exemplos

de espectros obtidos por Kirchhoff.

Fig. 7 - Espectros: contínuo, de emissão e de absorção semelhante aos observados por Kirchhoff.

Munido deste conhecimento, Kirchhoff decodificou aos estudos das linhas de Fraunhofer. As linhas escuras e a sua posição indicavam que a atmosfera do Sol continha sódio,

magnésio, ferro, cálcio, cobre, zinco entre outros elementos, pois estes espectros já eram

conhecidos de Kirchhoff e Bunsen. Eles explicaram que as linhas escuras observadas no

espectro do Sol eram causadas pela absorção de comprimentos de ondas característicos quando

a luz atravessava os gases na atmosfera do Sol (Faria, 1987). Este trabalho direcionaria uma

nova era na astronomia.

2.4 - Contribuições à astronomia

Em 1868, o astrônomo Pierre Jules Cesar Janssen (1824-1907) sugere as vantagens ao se estudar os espectros provenientes do Sol durante um eclipse. As erupções na superfície do Sol

são somente visíveis quando a parte principal do disco solar esta obstruída. A fim de observar o

eclipse do Sol, previsto para o dia 18 de agosto, vários cientistas e astrônomos, equipados com telescópios e espectroscópios, se deslocaram para Índia (onde o eclipse seria total). Estudando

os espectros obtidos, constataram a existência de uma linha que, a princípio, foi confundida com

a linha D do sódio. Posteriormente, verificaram que se tratava de uma nova linha e a

denominaram D3. Como ela não correspondia a nenhum dos elementos até então conhecidos na Terra, pensaram ter descoberto uma nova substância existente apenas no Sol. Por isso, deram-

lhe o nome de Hélium. Os astrônomos tinham agora a chave para determinar a composição das

estrelas e consequentemente do Universo. Assim, a análise espectral obtida mostrava o que muitos consideravam impossível,

derrubando teorias como a do filósofo francês Auguste Comte (1798-1857), criador da filosofia

positivista (que baseia todo o conhecimento na observação dos fatos, rejeitando especulações

que não sejam comprovadas pelos sentidos). Alguns anos antes, Comte afirmara que nunca seria

possível estudar a composição química dos corpos celestes. A Astrofísica não só o desmentiu

como demonstrou que estabelecer limites para o conhecimento é uma posição insustentável.

As inúmeras possibilidades de utilização dos métodos espectroscópicos também podem ser exemplificadas pelo estudo da nebulosa de Órion. Durante muito tempo, os astrônomos

acreditaram que essa grande nebulosa fosse um conjunto de estrelas. Estava, porém, tão distante

de nós, que os astros não podiam ser distinguidos pelos mais potentes telescópios. No entanto,

ao analisar o espectro dessa nebulosa, Sir William Huggis verif icou que ele não era contínuo

como o do Sol ou o de Sirius, mas sim constituído de algumas linhas brilhantes. Assim, pôde-se

concluir que a nebulosa de Órion era uma grande nuvem de gás rarefeito.

Outra aplicação desses métodos é encontrada na medida da velocidade da matéria

cósmica, estrelas e galáxias, graças ao efeito Doppler-Fizeau. Segundo este, a freqüência de um

fenômeno periódico qualquer (som ou luz) aumenta ou diminui conforme a fonte geradora do

fenômeno se aproxime ou se afaste do observador (Faria, 1987). O som da sirene de uma

ambulância, por exemplo, torna-se mais agudo quando ela vem em nossa direção e mais grave

quando se afasta. De maneira equivalente, observando-se os espectros de cada borda do Sol,

nota-se num deles o desvio das linhas espectrais para a região violeta (aumento da freqüência)

indicando aproximação e, no outro, um desvio para o vermelho (diminuição da freqüência) indicando afastamento. Disto é possível concluir que o Sol está em rotação. Da mesma forma,

analisando-se os espectros de galáxias longínquas, que apresentam fortes desvios para o

vermelho, pode-se deduzir que elas estão se afastando de nós, ou seja, que o Universo está em

expansão (Friança et.al.,2003).

No mesmo ano da descoberta do Hélio, André Jonas Angströn substituiu a escala

arbitrária estabelecida por Kirchhoff por uma natural, de comprimentos de onda, na qual cada

cor está expressa em Angströn, unidade de comprimento equivalente a um décimo milionésimo de milímetro (1Å = 0,000 000 1 mm). Assim, a parte visível do espectro vai da cor vermelha

(7000Å) à violeta (4000Å) (Friança et.al.,2003).

Atualmente, a análise espectral vai além da radiação visível (7000 a 4000Å). Com o auxílio de instrumentos modernos, são estudadas radiações de todos os comprimentos de onda,

emitidas por estrelas, galáxias e outros objetos cósmicos. Os Laboratórios de Plasma e

Espectroscopia Atômica dos modernos centros de pesquisas físicas (como o encontrado na

Universidade Federal Fluminense no Rio de Janeiro, UFF-RJ) se dedicam ao estudo do espectro na região do VUV (ultravioleta de vácuo) produzido através de plasmas altamente densos e

quentes. Este estudo possibilita aos astrônomos saber a priori qual radiação pertence a cada íon

dos diversos elementos.

Capítulo III

ELEMENTOS DE UM ESPECTROFOTÔMETRO

Nos atuais espectrofotômetros podem-se encontrar diversas formas de arranjos, mas em

geral um espectrofotômetro possui três elementos básicos, dos quais se pode citar: uma fonte de

radiação, um monocromador e um detector, conforme ilustrado na Fig. 8.

Fig. 8 - Esquema simplificado de um espectrofotômetro.

A seguir serão descritos algumas fontes de radiação, tipos de monocromadores e de

detectores.

3.1 – Fontes de Radiação

As fontes de radiação utilizadas em espectroscopia podem ser das mais variadas.

Dependendo da sua finalidade e faixa espectral, podem ser de dois tipos básicos: policromáticas

e monocromáticas, além de lâmpadas incandescentes e de descarga. As primeiras possuem um

filamento que é aquecido pela passagem da corrente elétrica, devido ao efeito Joule, emitindo muita radiação infravermelha, alguma visível e pouca ultravioleta. Já nas lâmpadas de descarga

a corrente elétrica passa através de um gás, excitando as moléculas desse gás, resultando em

uma emissão de radiação eletromagnética. As características da emissão dependem não só da natureza do gás, mas também da sua pressão. Também se utiliza lasers, onde estes se diferem

das demais fontes por possuírem características particulares.

A seguir são apresentados alguns comentários sobre os principais tipos de fontes:

3.1.1 - Lâmpadas incandescentes

As lâmpadas de filamento são fontes de radiação luminosas mais comuns. Sua radiação

varia com a temperatura e com o comprimento de onda, e possuem um grande potencial na

região do infravermelho. Elas são geralmente constituídas de filamentos de tungstênio e óxidos

de terras raras, os quais são percorridos por uma corrente elétrica operando em média à

temperatura de 1800ºC (Ciefuegos et.al.,2000).

3.1.2 - Lâmpada de vapor de Mercúrio de alta pressão

Esta lâmpada tem um invólucro de quartzo, permeável à radiação com menor comprimento de onda e resistente à alta pressão que o gás atinge no interior, e contém vapor de

Mercúrio. É uma das fontes mais úteis e emite um espectro descontínuo desde o ultravioleta até

ao infravermelho, com picos em 254, 263, 297, 303 e 365 nm, entre outros. Dada a extensão do

espectro, serve para diversas análises, especialmente se combinada com filtros adequados. Tem

o inconveniente de a irradiância ser fraca entre os picos da emissão, embora aumente nas que

trabalham com maior pressão. Esta pode variar em alguns casos de 1 a 300 atmosferas. É a

lâmpada mais aconselhada para quem possa dispor apenas de uma para um amplo espectro. 3.1.3 - Lâmpada de vapor de Mercúrio de baixa pressão

Trabalha com mercúrio vaporizado, a uma pressão inferior a 1 atmosfera. Emite quase

exclusivamente radiação com 254nm de comprimento de onda (ultravioleta), devendo o invólucro ser permeável a esta radiação. É muito utilizada em investigação fotobiológica.

3.1.4 - Lâmpadas fluorescentes

Têm habitualmente a configuração de um tubo, no interior do qual existe vapor de

Mercúrio a baixa pressão (inferior a 1atm.) e cujas paredes são revestidas por material fluorescente que absorve a radiação de 254nm (ultravioleta) e a reemite com comprimento de

onda superior, com características que dependem da composição do revestimento. Através delas

é possível obter radiações predominantemente na faixa dos UV, visível e pouco no infravermelho.

3.1.5 - Lâmpada de Xenônio

Contêm Xenônio dentro de um invólucro, a uma pressão entre 20 e 40 atmosferas. Emite

um espectro muito próximo do solar, embora com um segmento de ultravioleta muito mais r ico.

Com alguns dispositivos de correção constitui o que se designa por simulador solar, fonte muito

útil, mas que tem o inconveniente de apenas irradiar áreas pequenas e necessitar de freqüentes calibrações de posicionamento.

3.1.6 – Laser

Abreviação do termo em inglês Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

(amplificação da luz por emissão estimulada de radiação), os lasers possuem algumas

características que se acentuam em relação às outras fontes de radiação. Podem ser encontrados

na forma de lasers sólidos, líquidos ou gasosos. A radiação produzida por um laser é uma

radiação eletromagnética com propriedades muito especiais. Por esta razão será melhor

detalhada neste trabalho em relação as demais fontes. Os lasers, assim com as demais fontes de

radiação, podem operar em diversas freqüências de acordo com o material com o qual foi produzido (ver Tabela 3.1.). Existem lasers com radiação monocromática pura, o que significa

que é constituída apenas por um comprimento de onda. Além disso, é coerente, ou seja, a

radiação desloca-se no espaço com a mesma fase de vibração. Ele também é uma radiação

colimada, dado que os fótons viajam no espaço praticamente sem se dispersarem, mantendo-se a

densidade energética ao longo do trajeto do feixe. Essa densidade é muito grande, mesmo

depois de atravessar meios em que não é absorvida.

Tabela 3.1. Alguns tipos de Lasers

Laser Estado Comprimento de onda He-Ne Gasoso 632,8 nm

Ar+ Gasoso 514,5 – 488.0 nm

N2 Gasoso 337,1 nm Corante Solução 570 a 640nm

Rubi (Al2O3) Dopado 0,05% Cromo

Sólido

694,3 nm

O laser é composto basicamente de quatro componentes: meio ativo, fonte para bombeamento, um espelho de reflexão total e outro de reflexão parcial, como ilustrado na

Figura 9. Os lasers são todos concebidos de forma idêntica, gerando a radiação por emissão

estimulada. A ação de funcionamento de um laser se dá em quatro etapas básicas:

bombeamento, absorção, emissão estimulada e emissão espontânea (Skoog et.al.,2002).

No bombeamento é utilizada uma fonte externa (ver figura 9) na qual a radiação é

incidida sobre o meio ativo do laser. Nesse processo de exposição, vários dos níveis eletrônicos

e vibracionais do meio ativo são promovidos a níveis mais energéticos denominados Ey e Ey’ (a).

Após um tempo muito curto, esses níveis são “relaxados” a níveis menos energéticos (b)

liberando calor no processo e posteriormente retornando ao nível mais estável Ex (c) emitindo

um fóton (emissão espontânea), com comprimento de onda xy EE

hc

, onde h é a constante

de Planck e c a velocidade da luz (Skoog et.al.,2002). Como diversas emissões espontâneas

ocorrem juntamente com estados energéticos que se encontram ainda em Ey, essas emissões

estimulam outras novas emissões definidas como emissão estimulada (d).

Fig. 9 - Componentes de um laser e etapas de seu funcionamento

Esse processo acontece de maneira continua emitindo fótons em todas as direções.

Porém, como nas extremidades do laser existem dois espelhos dispostos paralelamente, as emissões são colimadas em um único eixo, atravessando dessa forma o espelho de transmissão

parcial e se propagando de forma colimada com uma grande potência de emissão.

3.2 – Monocromadores

Os monocromadores são dispositivos que permitem isolar uma linha de comprimento de

onda λ oriundo da fonte de radiação policromática. Podem compreender os filtros, prismas e

redes de difração. Estes últimos são mais utilizados por possuírem um poder maior de

disperssão em relação a um prisma, no qual a disperssão ocorre de forma parcial. Com o

monocromador pode-se selecionar uma vasta gama do espectro variando apenas o seu

posicionamento angular em relação à fonte, o que não se consegue com os filtros, que

transmitem apenas determinados comprimentos de onda absorvendo total ou parcialmente os demais, de acordo com suas características. Por serem de maior utilização, as redes de difração

por transmissão e por reflexão serão detalhadas neste trabalho.

Consiste numa rede de difração por transmissão uma película com muitíssimas fendas, podendo variar nos modernos espectrômetros de 600 a 2400 fendas por milímetro. Ao atravessar

a rede, a radiação transmitida sofre difração em cada fenda e consequentemente interferências

construtivas para cada comprimento de onda semelhante. A Figura 10 mostra um esquema da

difração ocorrida em uma rede de difração.

Fig. 10 - Difração ocorrida na rede de transmissão e diferença de caminho óptico

ocasionando interferência.

O espaçamento entre as fendas, d, é muito pequeno, da ordem do comprimento de onda

da luz visível. Assim sendo, após a difração, cada raio difratado pela fenda percorrerá uma

diferença de caminho óptico δ em relação ao raio oriundo da fenda posterior, ocasionando uma

interferência construtiva em uma determinada posição angular θ em relação ao eixo de

incidência da luz, onde a posição angular para cada ângulo será característica para o

comprimento de onda λ encontrado na luz incidente (Nussenzveig, 2003). A partir da

representação na Figura 9 pode-se facilmente deduzir a equação 3.1 apresentada abaixo.

δ = dsenθ = nλ (3.1)

Já as redes de difração por reflexão consistem em uma superfície metálica com inúmeras

ranhuras (Fig.11) com espaçamento d entre cada ranhura. Como nas redes por transmissão as

dimensões dessas ranhuras são muito pequenas, podendo variar também, de 600 a 2400 por mm

dependendo do monocromador. Quanto maior o número de ranhuras ou sulcos, maior a

capacidade de difração da rede. Como nas redes por transmissão acontece a interferência devido a diferença de caminho óptico δ em que a luz sofre após ser refletida em diferentes ranhuras

(Fig. 12). Validando também a equação do caso anterior.

Fig. 11 - Fotografia microscópica das ranhuras de uma rede de difração

Fig. 12 - Esquema de uma rede de reflexão

3.3 – Detectores

Os detectores em um espectrofotômetro são dispositivos capazes de fornecer

informações físicas de um sistema quanto à intensidade de radiação incidida no mesmo, ou de

modo indireto, a intensidade absorvida por uma amostra, convertendo esta intensidade de

radiação em um sinal elétrico (Skoog et.al.,2002).

Em princípio, um detector consiste de três componentes: uma parte receptora sensitiva à

determinada característica do sistema, um transdutor para converter a informação obtida em um

sinal elétrico e um amplificador de sinal. Levando-se em conta o tipo de medida a que se destinam, podem-se classificar os detectores como detectores diretos ou indiretos. Os detectores

diretos são aqueles que captam diretamente a incidência da radiação transmitida a partir da

amostra, já os indiretos são aqueles que captam um segundo ou terceiro sinal sem ser diretamente a radiação incidida na amostra, como temperatura ou sinal sonoro.

Os detectores podem ser das mais variadas formas, variando de acordo com sua

finalidade e esquema de montagem do espectrofotômetro. A seguir é feita uma pequena

abordagem de alguns tipos de detectores juntamente com a explicação física de seu funcionamento.

3.3.1- Detector Piroelétrico

Certos cristais dielétricos apresentam polarização dielétrica espontânea. Quando o momento de dipolo elétrico for dependente da temperatura, o material pode ser usado como um

sensor. Este detector é construído na forma de um capacitor e as cargas induzidas nas duas faces

do cristal pelos dipolos internos estabelecem uma corrente ou diferença de potencial que pode

ser medida por um circuito externo. A Figura 13 ilustra, esquematicamente, um detector

piroelétrico.

Fig. 13 – Representação esquemática de um sensor piroelétrico.

A radiação incidente deve ser entendida como atingindo o cristal piroelétrico e não o

metal como pode parecer, pois este compreende apenas uma película metálica. Os materiais

comumente empregados para a fabricação de detectores piroelétrico são o TGS (TriGlycine

Sulphate), LiTaO3 (Tantalato de Lítio) e PZT (Lead Zinc Titanate) além de alguns polímeros

com propriedades piroelétricas. Usualmente, os detectores piroelétricos dispensam polarização

elétrica e podem operar tanto no modo de corrente quanto no modo de tensão, sendo por isso

bastante flexível. São bastante empregados na construção de radiômetros para medidas de

potências ópticas em uma ampla faixa do espectro.

3.3.2- Bolômetro

Bolômetros compreendem basicamente de um termistor, isto é, de um dispositivo cuja resistência elétrica varia com a temperatura. Pode ser construído tanto a partir de metais quanto

com semicondutores que apresentem dependência significativa da resistência elétrica com a

temperatura (Skoog et.al.,2002). A utilização dos bolômetros se dá geralmente na região do

infravermelho, na qual o detector pode facilmente interpretar a variação de radiação incidente

como uma variação de temperatura na superfície do mesmo, que consequentemente ocasiona

uma variação na sua resistência. A Figura 14 ilustra, qualitativamente, essa dep endência entre

dois tipos de bolômetros.

Fig. 14 - Comparativo resistência em função da temperatura

para dois tipos de bolômetros.

Para os bolômetros construídos a partir de metais, a dependência da resistência (R) com

a temperatura é expressa pela relação:

TRR 10 , (3.2)

com β positivo e variando entre 0,3 - 0,6 oC-1, dependendo do material. Para os bolômetros construídos com semicondutores, a dependência é expressa como:

TeTRR /2/3

0 . (3.3)

Existe ainda uma terceira categoria de materiais conhecidos como Termistores que são

compostos por óxidos mistos e vêm sendo utilizados na construção de bolômetros. A operação de um bolômetro é relativamente simples, requerendo, entretanto, um

circuito de polarização e um resistor de carga. A tensão de saída do circuito deve ser através de

um capacitor para desacoplar o nível DC da polarização.

O sinal de saída para um bolômetro como o representado na fig. 15 pode ser expresso

pela equação abaixo:

2Lb

bLBS

RRRRVV

(3.4)

Na qual , VB é o potencial inicial, VS o potencial de saída, Rb a resistência do resistor foto

sensível, RL uma resistência de carga e ΔRb a variação da resistência Rb.

Fig. 15 - Exemplo de montagem de um bolômetro

3.3.3 Fotodiodo Consiste basicamente em uma junção p-n, onde ocorre a formação de uma zona de

transição entre uma região de material semicondutor, cuja condutividade elétrica é dominada

por portadores de carga tipo n (elétrons), e uma região cuja condutividade é dominada por

portadores de carga tipo p (buracos). A largura w (Fig. 16) e a simetria dessa região dependem

dos processos de fabricação e dos materiais envolvidos. Se a concentração de portadores,

elétrons, por exemplo, varia lentamente ao longo da distância w relativamente ampla, entre o

valor máximo do lado n e o mínimo do lado p, a junção é chamada gradual.

Fig. 16 - Esquema de um fotodiodo

A luz incidente no fotodiodo interage diretamente na região p onde os fótons desta

radiação, de acordo com sua intensidade, “preenchem” os buracos que não permitiam a

passagem da corrente elétrica (Ewing, 2001). Conectando as extremidades do fotodiodo a um

sistema com um voltímetro observa-se a variação da intensidade da radiação de acordo com a variação da tensão a qual o foto diodo é submetido.

3.3.4– Fotomultiplicadoras

As fotomultiplicadoras, ou tubos fotomultiplicadores, são tubos de vidro sob vácuo, contendo um foto-catodo (negativo), recoberto por material que absorve a luz e emite elétrons,

que são acelerados em direção a um ânodo (positivo), baseado no princípio do efeito

fotoelétrico. No caminho, estes elétrons se chocam com dinodos que estão progressivamente

com potenciais mais altos (Fig. 17), e em cada um destes um elétron desloca de 3 a 4 novos

elétrons, que são acelerados até o próximo dinodo. Esse processo pode ser repetido de dez a

quinze vezes. A multiplicação por etapas depende também da voltagem aplicada, o que ocasiona

uma amplificação de até 300 vezes (Ciefuegos et.al.,2000). Desta maneira, a luz incidente permite a passagem de uma corrente elétrica que pode ser medida eletronicamente. O fator de

amplificação é extremamente sensível á mudanças na voltagem (cerca de 1kV), que precisa ser

altamente estabilizada.

Fig. 17 - Esquema de um tubo fotomultiplicador

3.3.5– Microfones Utilizados na técnica PAS (Photo Acustic Spetroscopy) os microfones captam um sinal

sonoro emitidos pela amostra contida na célula fotoacústica (fig. 18), a qual absorve a radiação

incidente, transformando em um sinal elétrico através de indução eletromagnética. A vantagem dos microfones em ralação a outros detectores, Bolômetro, por exemplo, é o tempo de resposta,

além de poder receber um sinal em diversas freqüências,

Fig. 18 - Esquema de uma célula fotoacústica

3.3.6- CCD’s

Iniciais do termo em inglês Charge Coupled Device (dispositivo de carga acoplada), os

CCD’s (Fig. 18) criados inicialmente para atuarem como um chip de memória (1969) mostrando ser um excelente sensor óptico, sendo utilizado como detector em algumas técnicas de

espectroscopia.

O funcionamento dos sensores CCD´s baseia-se no efeito fotoelétrico. Algumas substâncias têm

a propriedade de absorver fótons e libertar no processo um elétron. O silício constitui a matéria-

prima para a construção de um CCD. Um CCD típico consiste numa placa quadrada ou

retangular de silício com 125 a 500 micrômetros de espessura e alguns milímetros de

comprimento. Nesse, é implantada uma rede de eletrodos que capturam e analisam os elétrons gerados pelo efeito fotoelétrico. Cada trio de eletrodos atua como uma ratoeira eletrostática,

acumulando em seu redor os elétrons gerados na placa de silício. O eletrodo central de cada trio

mantém uma carga positiva, enquanto que os restantes mantêm um potencial nulo. Deste modo

os elétrons, cuja carga é negativa, se acumulam em volta do eletrodo central à medida que a luz

incide no detector. Os trios de eletrodo são dispostos em colunas que cobrem a totalidade do

sensor CCD (Skoog et.al.,2002). As diferentes colunas são isoladas entre si por um material que

gera um potencial negativo permanente ao entrar em contacto com a placa de silício, o que evita

a contaminação entre colunas. As linhas de eletrodos consideradas perpendicularmente às

colunas são designadas como filas. Cada trio de eletrodos é uma peça fundamental do detector CCD e corresponde a um elemento da imagem digital final, e é designado pixel ou elemento de

imagem. O tamanho físico do pixel é variável. Existem pixels retangulares e pixels quadrados.

As suas dimensões variam habitualmente entre 6 e 27 micrômetros.

Fig. 19 - Exemplo de um CCD

Capítulo IV

VERIFICAÇÃO DAS LINHAS DE EMISSÃO DO HIDROGÊNIO

O Hidrogênio é o elemento de menor número atômico e um dos que possui o espectro

mais simples, com basicamente quatro raias de emissão ou absorção, que são mais visível aos

nossos olhos. Elas são denominadas Hα, Hβ, Hγ e Hδ (Melissinos et.al.,2003) e podem ser

vistas na Fig. 20. Outras inúmeras linhas não são visíveis (ou muito pouco) ao olho humano. Para finalizar este trabalho de conclusão de curso foi realizado um experimento para a

determinação dos comprimentos de onda das linhas de emissão do hidrogênio. Os resultados

serão apresentados e comentados no final deste capítulo.

Fig. 20 - Raias mais visíveis ao olho humano do espectro do Hidrogênio.

4.1 – Procedimento experimental

Para a verif icação das linhas de emissão do Hidrogênio foi utilizado um espectrômetro

modelo SP-9268A da PASCO Científic (Fig. 21) juntamente com uma fonte e lâmpada de

Hidrogênio modelo SE-9461, também fabricada pela PASCO Científic. Além disso, foram utilizadas duas redes de difração, uma de 300 e outra de 600 ranhuras por milímet ro, cujo

funcionamento já foi detalhado no capítulo anterior [3]. Esta verificação foi realizada no

laboratório de Física M oderna da Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul.

Após posicionar a lâmpada alinhada com o colimador e o telescópio do

espectrofotômetro, movimentou-se o telescópio para localizar o máximo central das

interferências visualizado pelo telescópio, e na escala “Vernier” contida no espectrômetro, foi

coletado o valor do ângulo do alinhamento zero, θ0, o qual marcava 359º05’.

Fig. 21 - Espectrômetro utilizado para realizar verificação.

Após posicionar o telescópio do espectrômetro no máximo central e ajustar o foco para

melhor visualizar a linha de emissão central, o telescópio foi movimentado para a direita e para a esquerda, localizando as três linhas de emissão que se destacavam pelas suas intensidades:

vermelho, verde e violeta (Fig. 22). Os valores dos ângulos correspondentes a cada uma das

linhas foram lidos na escala “Vernier” para a primeira e segunda ordem.

O experimento foi realizado a princípio com uma rede de 300 ranhuras por mm, e

posteriormente com uma de 600 ranhuras por mm.

Fig. 22. Detalhe das linhas observadas do espectro do hidrogênio.

A seguir estão apresentados nas Tabelas 4.1., 4.2., 4.3. e 4.4. os valores dos ângulos

coletados para as três linhas observadas, definido ns positivos para a difração da direita e ns

negativos para difração da esquerda.

Tabela 4.1. Ângulos coletados para n = ± 1, com rede de 300 ranhuras/mm.

Cor θ: n=1 direita (± 0,5’) θ: n=-1 esquerda (± 0,5’) Vermelho 10º20’ 347º51’

Verde 7º20’ 350º47’ Violeta 6º24’ 351º14’

Tabela 4.2. Ângulos coletados para n = ± 2, com rede de 300 ranhuras/mm.

Cor θ: n=2 direita (± 0,5’) θ: n=-2 esquerda (± 0,5’) Vermelho 22º02’ 336º21’

Verde 15º50’ 342º25’ Violeta 14º04’ 344º12’

Tabela 4.3. Ângulos coletados para n = ± 1, com rede de 600 ranhuras/mm. Cor θ: n=1 direita (±0,5’) θ: n=-1 esquerda (±0,5’)

Vermelho 22º25’ 335º50’ Verde 16º02’ 342º05’

Violeta 14º10’ 343º55’

Tabela 4.4. Ângulos coletados para n = ± 2, com rede de 600 ranhuras/mm. Cor θ: n=2 direita (±0,5’) θ: n=-2 esquerda (±0,5’)

Vermelho 52º19’ 307º36’ Verde 35º14’ 323º33’

Violeta 30º49’ 327º41’

Para determinar o comprimento de onda das linhas foi utilizada a equação

n

asen 0 , n = ±1, ±2. (4.1)

Cuja diferença com respeito à equação mostrada no Capítulo 3 é a inclusão do termo 0 para

corrigir com o ângulo inicial de medida que não é zero no experimento.

4.2 – Apresentação dos Resultados

Os valores calculados para os comprimentos de onda das respectivas cores, tanto para ns

positivos quanto negativos estão apresentados nas Tabelas 4.5., 4.6., 4.7. e 4.8..

Tabela 4.5. Comprimentos de onda calculados para n = ± 1, com rede de 300 ranhuras por mm.

Cor λ: n=1 (direita) ± 0,05 nm λ: n=-1 (esquerda) ± 0,05 nm Vermelho 650,30 648,70

Verde 478,31 481,19 Violeta 424,51 426,43

Tabela 4.6. Comprimentos de onda calculados para n = ± 2, com rede de 300 ranhuras por mm.

Cor λ: n=2 (direita) ± 0,05 nm λ: n=-2 (esquerda) ± 0,05 nm Vermelho 649,88 646,31

Verde 480,33 478,01 Violeta 430,90 428,09

Tabela 4.7. Comprimentos de onda calculados para n = ± 1, com rede de 600 ranhuras por mm. Cor λ: n=1 (direita) ± 0,05 nm λ: n=-1 (esquerda) ± 0,05 nm

Vermelho 660,13 654,91 Verde 485,90 487,29

Violeta 433,71 436,05 Tabela 4.8. Comprimentos de onda calculados para n = ± 2, com rede de 600 ranhuras por mm.

Cor λ: n=2 (direita) ± 0,05 nm λ: n=-2 (esquerda) ± 0,05 nm Vermelho 667,57 652.02

Verde 491,31 484,31 Violeta 438,31 434,14

Depois de calculado os comprimentos de onda das raias observadas, fez-se os cálculos

da média aritmética para cada cor, cujos valores estão comparados com os valores atuais aceitos

pela literatura e que estão mostrados na Tabela 4.9.

Tabela 4.9 – Comparativo entre as médias calculadas e os valores atuais aceitos na literatura. Cor calculado, nm λ aceito na literatura, nm Erro percentual

Vermelho 653,73 656,26 0,39 % Verde 483,33 486,13 0,56 % Violeta 431,52 410,17 4,95 %

Os valores calculados foram bem próximos dos valores encontrados na literatura, com

uma pequena exceção para o comprimento de onda da cor violeta. Como para o átomo de

Hidrogênio a emissão do violeta compreende diversas raias, em algumas das observações pode

ter sido coletado valores de uma linha que não fosse necessariamente a mais incidente, pois para o valor teórico, o comprimento de onda apresentado é para a linha mais incidente.

Capítulo V

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste trabalho de conclusão de curso pode-se compreender como a espectroscopia se

desenvolveu ao longo da história, e que a ciência em si é construída a partir de conhecimentos

adquiridos ao longo do tempo. As contribuições de inúmeros cientistas de formas tão distintas

fundamentaram essa ciência que hoje se torna indispensável na investigação química de diversos compostos. Os conceitos físicos abordados ao longo do trabalho contribuíram de forma

signif icante para a formação acadêmica do estudante, pois muitos dos conceitos aqui abordados

são de fundamental importância na compreensão da ciência moderna. Estes conceitos não são aprofundados em disciplinas regulares do curso de modo que o presente trabalho contribuiu

signif icativamente para a formação do licenciado em Física.

Observou-se também, a partir do experimento das linhas de emissão do Hidrogênio que a

ciência é tida como uma linguagem universal. As fundamentações teóricas da ciência dão uma base sólida para uma real compreensão dos fenômenos envolvidos e o desenvolvimento de

novas teorias depende unicamente de um “censo científico” a despertar naqueles que buscam o

conhecimento.

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