DESENVOLVIMENTO DE TÉCNICA ESPECTROSCÓPICA PARA AS AULAS
PRÁTICAS DO ENSINO MÉDIO
Cauê Mateus Finkler; Francisco Catelli; Mara Regina Rizzatti (Orientador).
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Grupo de Física das Radiações-GFR / Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Física
Faculdade de Física - PUCRS
Av. Ipiranga 6681, Prédio 96 A / 104 - CEP 90619-900 - Porto Alegre/RS – Brasil
INTRODUÇÃO
As cores geradas pela decomposição da luz sempre fascinaram o ser humano, e
pesquisas nesta área tiveram uma grande importância nos últimos tempos. Atualmente,
estamos cercados de fontes, naturais ou artificiais, que emitem radiação em diversos
comprimentos de onda, como, por exemplo: o Sol e aparelho de TV.
Independentemente da natureza das fontes, essas podem emitir radiação em qualquer
região do espectro eletromagnético. Cabe lembrar que o termo luz refere-se à radiação
emitida pelo sol, a qual corresponde a região do infravermelho, visível e ultravioleta do
espectro eletromagnético.
O ensino da Física ainda aparece nas escolas de ensino médio como sendo o
vilão dos alunos. Embora aulas centradas em atividades práticas sejam atraentes para
iniciação de conceitos novos aos alunos, os atuais equipamentos de óptica para
laboratórios escolares como: rede de difração, espectroscópio, prisma, e outros, ainda
são caros para o orçamento das escolas, principalmente as da rede pública de ensino.
Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar um espectroscópio
de baixo custo (EBC) para demonstrar aplicações de conceitos de óptica em escolas de
ensino médio.
METODOLOGIA
A confecção do EBC deu-se da seguinte forma: os dois fundos de uma caixa de
creme dental foram retirados e em um deles colocado um pedaço de CD sem a “fita
metálica”, em forma retangular, para funcionar como rede de difração. No outro fundo
da caixa fez-se uma fenda estreita, com auxílio de fita isolante, para a entrada de um
pequeno feixe de luz, como mostra a figura 1.
Figura 1: Espectroscópio de Baixo Custo (EBC).
Um esquema da construção do espectroscópio utilizando materiais de baixo
custo está ilustrado na figura 2.
CD-R
Caixa de papelão
Fenda para entrada de luz
Figura 2: Esquema do espectroscópio construído pelos alunos em aula.
Desta forma o observador pode olhar pela rede de difração (CD),
direcionando a parte que contém a fenda para a fonte luminosa a ser estudada
observando, assim, o espectro da luz projetado nas paredes internas da caixa, que
funciona como anteparo (Figura 3).
Figura 3: Esquema do funcionamento do EBC.
RESULTADOS
Por meio do EBC foram observadas diferentes fontes luminosas, sendo
selecionados para esse trabalho a fonte ou lâmpada incandescente e a fonte ou lâmpada
fluorescente. O espectro da fonte incandescente, figura 4, apresenta visualmente cores
da região azul até a região do vermelho do espectro eletromagnético, sendo este de
caráter contínuo. O espectro da fonte fluorescente, figura 5, apresenta visualmente cores
distintas e bem definidas, características da presença de materiais constituintes na fonte
que emitem um espectro discreto, não contínuo.
Figura 4: Espectro emitido por uma
lâmpada incandescente de tungstênio
observado pelo EBC
Figura 5: Espectro emitido pela
lâmpada fluorescente visto através
do EBC
Os espectros qualitativos de emissão das fontes luminosas obtidos por meio do
EBC, foram comparados com os espectros quantitativos, onde o eixo x corresponde ao
comprimento de onda da fonte, em nanômetros, e o eixo y corresponde a intensidade,
em W/m2, para um dado comprimento de onda. O espectro da fonte incandescente,
figura 6, apresenta caráter contínuo na região do visível, a partir de 450 nm a 780 nm,
e na região do infravermelho, de 780-1100 nm. Na região do infravermelho, a emissão
apresenta maior intensidade, explicando a origem do aquecimento desse tipo de fonte.
A fonte fluorescente, figura 7, apresenta banda contínua, bem definida, na região do
visível do espectro eletromagnético, juntamente com as bandas características, não
contínuas e discretas, geradas pela descarga elétrica no gás, existente no interior da
fonte. Os picos característicos estão em 310nm e 365nm , na região ultravioleta, e na
região visível, em 400nm, 435 nm, 545 nm e 575 nm, especificamente violeta, azul,
verde e amarelo, respectivamente.
Figura 6: Espectro da fonte incandescente.
Figura 7: Espectro da fonte fluorescente.
CONCLUSÃO
Neste trabalho verificou-se que o espectroscópio confeccionado com materiais
de baixo custo gera espectros qualitativos satisfatórios para o entendimento da natureza
das fontes de radiação, seja de espectro contínuo e discretos, sendo esses bastante
acessíveis para apresentar os conceitos de óptica em escolas da rede pública de ensino.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1]
Catelli, Francisco; Pezzini, Simone. Laboratório Caseiro: Observando Espectros
Luminosos – Espectroscópio Portátil. Caderno Brasileiro de Ensino de Física.
Volume 19 Nº. 2, Santa Catarina 2002.
[2]
Okuno, Emico; Vilela, Maria Apparecida Constantino. Radiação Ultravioleta:
Características e Efeitos, Editora SBF, São Paulo, 2005.
[3]
Halliday, David; Resnick, Robert. Física. 4ª Edição, Editora LTC, Volume 2,
Rio de Janeiro, 1979.
[4]
Paraná, Djalma. N. Física: Eletricidade. 7ª Edição. Editora Ática. Volume 2, São
Paulo, 1999.