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EXPERIMENTOS | Espectrofotômetro Remoto Automatizado (ERA)

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No nosso experimento, utilizamos uma rede de difração. Mas você pode utilizar um CD para montar um espectrômetro caseiro! Isso porque, se desencaparmos um CD, podemos utilizá-lo como uma rede de difração por transmissão. Vamos aos passos!

Determinação do número de sulcos/mm de um CD

Para que se obtenha o espectro de uma lâmpada (LED, fluorescente, etc...), antes, é necessário que se conheça o espaçamento entre os sulcos da rede de difração (o CD), o parâmetro d. Mas como fazer isso?

Assista ao vídeo abaixo!

Vídeo de autoria da Professora Marisa A. Cavalcante, disponível em
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=SNQNKVDCIGw

Obtenção do Espectro Eletromagnético

Após assistir ao vídeo, você pôde notar que:

1.Descascamos um CD, deixando somente a parte transparente exposta

2.Ao incidir o LASER no CD, a luz foi difratada e chegou a um anteparo

3.Usamos o LASER pois sabemos seu comprimento de onda (de 650nm) e de acordo com a equação:

(1)

podemos calcular o parâmetro d, ao trabalhar algebricamente a fórmula anterior:

para N=1

4.A distância x será dada pela diferença entre a posição do pico central e a posição do pico, para N = 1.

5.Ao se calcular o parâmetro d, para o CD, se chega a valores próximos de 1600nm/linha, ou 625linhas/mm, que são semelhantes aos valores de redes de difração verdadeiras (em torno de 600 linhas/mm – embora existam redes de 1000 linhas/mm). Por isso usamos o CD.

6.Com o valor de d, basta substituirmos na fórmula (1), para que encontremos os diferentes valores de comprimento de onda.

7.Para a obtenção do espectro da lâmpada, basta que montemos um arranjo semelhante a este:

Arranjo esquemático de seu espectrômetro caseiro. Ele deve ter essa estrutura. Lembre-se que você observará o espectro da lâmpada, dentro da caixa. Observe pelo CD!.

8.De modo que a luz de LED ao incidir pela fenda, ao chegar no CD, seja difratada nas diferentes componentes dos comprimentos de onda.

9.Na imagem anterior mostramos como é o esquema do experimento na versão de um espectrômetro caseiro, utilizando a caixa de presentes, dispondo ainda da lâmpada de LED e do CD, bem como de uma tela que sirva de anteparo (a tela é coberta com papel milimetrado, para servir de escala graduada)..

10.O cálculo dos comprimentos de onda pode ser realizado medindo as distâncias entre a fenda e a respectiva componente, desde que se saiba a distância D, entre o CD e a tela.

11.Com isso, substituem-se os valores na fórmula (1) e encontram-se os valores dos comprimentos de onda.

Na figura da esquerda, espectrometro caseiro, feito com caixa de presente, com o CD na frente, e abertura para observação; ao fundo, a parte traseira da caixa coberta com papel milimetrado com marcação das distâncias. Perceba a abertura na parte de trás para a fenda. Nesta fenda é colocado diante dela o LED RGB (Figura da direita), o qual é controlado pelas portas PWM do Arduino, via programação em Scratch (S4A)

Com esta montagem, associamos ainda a câmera do celular para gravar o espectro do LED RGB, a cada cor escolhida, de modo que podemos calcular os comprimentos de onda pela fórmula colocada anteriormente, via Tracker, de modo a facilitar a leitura e observação mais detalhada do espectro.

E além disso, maiores detalhes da construção da caixa encontram-se presentes no Blog do Projeto: http://era-weblab.blogspot.com.br/p/diy-faca-voce-mesmo.html . Lembrando que essa proposta segue a ideia descrita no artigo “NOVAS TECNOLOGIAS NO ENSINO DE FÍSICA PARA O ESTUDO DAS CORES: O USO DO SCRATCH FOR ARDUINO E TRACKER” (TEIXEIRA, CAVALCANTE e BALATON, 2015):

http://www.sbf1.sbfisica.org.br/eventos/snef/xxi/sys/resumos/T0845-1.pdf