Espectrómetro de bolso

Um pouco de história

Os romanos já estavam familiarizados com a capacidade de um prisma “criar” um arco-íris de cores. Mas foi Newton quem estudou esse fenómeno (a que chamou de espectro, do latim: spectrum – “aparição” ou “imagem”) de forma sistemática com várias experiências de ótica e publicadas no seu “Opticks“, envolvendo também o conceito de dispersão de luz. Newton demonstrou que a luz branca pode ser dividida nas suas diversas componentes (cores), por meio de um prisma . Ele demonstrou que o prisma não transmite ou cria as cores, mas sim que separa as “partes” constituintes da luz branca.

O anfitrião da nova série COSMOS: A SPACETIME ODYSSEY , Neil deGrasse Tyson, viajou até a Abadia de Benediktbeuern na Bavaria para visitar o laboratório secreto de Joseph Fraunhofer, no episódio “Hiding In The Light”.
Crédito: Dan Smith/FOX

Joseph von Fraunhofer deu um salto experimental significativo ao conduzir suas próprias experiências para demonstrar o efeito da luz ao passar através de uma única fenda rectangular, duas fendas, e assim sucessivamente. As observações e publicação sistemática sobre o espectro solar, suas faixas escuras e a indicação dos comprimentos de onda, levou a que essas linhas ainda hoje sejam conhecidas pelas linhas de Fraunhofer.

Na década de 1820 , tanto John Herschel e William HF Talbot fizeram observações sistemáticas de sais, por meio do uso da espectroscopia de chama.

Em 1835 , Charles Wheatstone informou que metais diferentes podem ser facilmente distinguidos pelas diferentes linhas brilhantes no espectro de emissão das faíscas por eles libertadas. Em 1849, JBL Foucault demonstrou experimentalmente que as linhas de absorção e emissão que aparece no mesmo comprimento de onda são devidas ao mesmo material. Em 1853 , o físico sueco Anders Jonas Ångström apresenta observações e teorias sobre espectros dos gases. Ångström postulou que um gás incandescente emite raios luminosos do mesmo comprimento de onda, como aqueles que pode absorver. Ångström não tinha conhecimento dos resultados experimentais de Foucault. Ao mesmo tempo, George Stokes e William Thomson ( Kelvin ) discutiam postulados semelhantes. Ångström também mediu o espectro de emissão do hidrogénio nomeadas mais tarde como as linhas de Balmer. Em 1854 e 1855 , David Alter publicava observações sobre os espectros de metais e gases, incluindo uma observação independente das linhas de Balmer no hidrogénio.

A atribuição sistemática de espectros de elementos químicos começou na década de 1860 com o trabalho do físico alemão Gustav Kirchhoff e do químico Robert Bunsen. Eles estabeleceram a ligação entre os elementos químicos e seus padrões espectrais únicos (cada elemento químico tem um espectro que o diferencia dos outros, como se fosse uma impressão digital). Eles demonstraram que a espectroscopia pode ser utilizado para análise de rastreio químico e vários dos elementos químicos, que até então eram desconhecidos, foram descobertos.

Na década de 1860 William Huggins e sua esposa Margaret usaram espectroscopia para determinar que as estrelas eram compostas dos mesmos elementos que se encontram na terra. Utilizando as técnicas espectrais, eles foram capazes de distinguir nebulosas de galáxias.

Estes passos foram fundamentais para o conhecimento dos cosmos e para o surgimento de novas teorias explicativas para o fenómeno: a Mecânica Quântica.

Vamos ao trabalho

E se pudessemos seguir os passos desses grandes cientistas e construir também um pequeno espectrómetro? Pois bem, podem fazê-lo e ligá-lo depois ao vosso telemóvel.

Mini-Espectrómetro. Crédito: José Gonçalves

Primeiro devem descarregar o documento que podem encontrar aqui: “Build your own foldable mini-spectrometer (http://goo.gl/KY7yi7)”

Depois sigam o vídeo (ou o documento) para a sua construção:

Liguem o vosso mini-espectrómetro ao vosso telemóvel ou webcam (precisam que a entrada onde está a câmara esteja completamente “vedada”). Tirem fotografias.

Espectro da lâmpada fluorescente. Crédito: José Gonçalves

Por último poderão submeter as vossas fotos aqui: http://goo.gl/JcKAou

Tirem novas fotos e comparem. Podem usar o software apresentado no website para verificar os comprimentos de onda correspondentes aos picos e descobrir de que é feita a vossa fonte luminosa.

Utilizando o programa online.

Agora toca a construir e a mandar fotos 🙂