Espectroscopia

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Espectroscopia

  1. 1. Espectroscopia
  2. 2. O termo espectroscopia é utilizado nas disciplinas de física e química para se referir à técnica de aferimento de dados físico-químicos através da transmissão, absorção ou reflexão da energia radiante incidente em uma amostra.
  3. 3. Sua origem encontra-se no estudo da luz visível dispersa de acordo com seu comprimento de onda, por exemplo, por um prisma.
  4. 4. • A partir daí, os pesquisadores entendem que a radiação solar possui componentes fora da parte visível do espectro. Estes estudos foram os precursores de medições radiométricas e fotográfica da luz, respectivamente.
  5. 5. Outra importante contribuição ao desenvolvimento da espectroscopia encontra-se nas pesquisas do alemão Joseph Fraunhofer, que ao observar que o espectro do sol, quando suficientemente disperso é atravessado por um grande número de finas linhas escuras (as chamadas linhas de Fraunhofer).
  6. 6. • Fraunhofer elaborou as primeiras normas para comparação de linhas espectrais obtidas a partir de prismas de vidros diferentes, além de estudar os espectros das estrelas e dos planetas, usando uma objetiva de telescópio para coletar a luz, dando com isso origem à ciência da astrofísica.
  7. 7. Apesar de suas realizações, Fraunhofer não entendia a origem das linhas espectrais que observava. Somente 33 anos após sua morte é que Gustav Kirchhoff estabeleceu que cada elemento e composto tem seu próprio espectro único, e que, ao estudar o espectro de uma fonte desconhecida, pode-se determinar sua composição química. Com esses avanços, espectroscopia se tornou uma verdadeira disciplina científica.
  8. 8. • Em 1859, em sua famosa lei, Kirchhoff afirma que a potência emitida e absorvida da luz num determinado comprimento de onda são as mesmas para todos os corpos à mesma temperatura. Um gás, por exemplo, que irradia um espectro de linha deve, à mesma temperatura, absorver as linhas espectrais que irradia. Com isto, Kirchhoff e R. Bunsen explicam que as linhas de Fraunhofer no espectro do sol ocorrem devido a absorção do espectro contínuo emitida a partir do interior quente do sol por elementos na superfície mais fria. Com esta pesquisa, tornou-se possível a análise da atmosfera do Sol.
  9. 9. • A espectroscopia passou a ser utilizada como ferramenta científica para sondar a estrutura atômica e molecular, inaugurando o campo da análise espectroquímica para analisar a composição dos materiais.
  10. 10. • Estas técnicas são utilizadas hoje para analisar os objetos, tanto terrestres e estelar, e continua a ser o nosso único meio de estudar os elementos químicos
  11. 11. Nobel de Física vai para criadores do LED azul
  12. 12. • Dos LEDs azuis aos LEDs brancos • O Prêmio Nobel de Física de 2014 foi concedido a três pesquisadores japoneses pelo desenvolvimento do LED de cor azul e sua posterior junção com outras cores para criação dos LEDs brancos. • Isamu Akasaki, nascido em 1929, é professor da Universidade Meijo, em Nagoya. Hiroshi Amano, nascido em 1960, é professor da Universidade de Nagoya. E Shuji Nakamaura, nascido em 1954, é atualmente professor da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, nos Estados Unidos. • Os LEDs (Light-Emitting Diodes - diodos emissores de luz) são as luzes de estado sólido que começaram como sinalizadores em aparelhos eletrônicos e agora estão se disseminando nas aplicações de iluminação em geral. • Para essa disseminação, a invenção do LED azul foi crucial, uma vez que esse comprimento de onda é necessário para produzir a luz branca necessária para a iluminação de ambientes, o que é feito juntando-o com os mais tradicionais LEDs de cor verde e vermelha.
  13. 13. • Funcionamento do LED • Foram quase 30 anos de pesquisas, na academia e na indústria, em busca da criação de um LED que emitisse cor azul - os primeiros LEDs foram criados em 1907, os LEDs vermelhos e verdes nasceram na década de 1960, e os três pesquisadores agora premiados pelo Nobel apresentaram seu primeiro LED azul em 1992.
  14. 14. Como cada LED propriamente dito tem o tamanho de um grão de areia, é fácil juntar vários deles para emitir luz branca ou outras combinações de cores. [Imagem: Johan Jamestad/RSAS]
  15. 15. • Um LED típico é formado por várias camadas de materiais semicondutores. A eletricidade injeta elétrons nas camadas de tipo n (negativo) e lacunas nas camadas de tipo p (positivo), dirigindo-os para a camada de material ativo, onde as cargas se recombinam e emitem luz. • A cor, ou comprimento de onda da luz emitida, depende do material semicondutor usado na camada ativa. • Os três pesquisadores japoneses tiveram sucesso construindo diversas camadas do semicondutor nitreto de gálio (GaN) misturado com índio (In) e alumínio (Al).
  16. 16. • Iluminação de estado sólido • Desde então, os LEDs brancos têm sido constantemente aperfeiçoados, ficando cada vez mais eficientes, com maior fluxo luminoso (medido em lúmens) por unidade de potência elétrica consumida (medida em watts). • O recorde mais recente é de pouco mais de 300 lúmens por watt (lm/W), que pode ser comparado a 16 lm/W das lâmpadas incandescente e perto de 70 lm/W das lâmpadas fluorescentes compactas. • Como estimativas indicam que até um quarto do consumo mundial de eletricidade é usado em iluminação, os LEDs são muito "verdes". O consumo de materiais também é otimizado, já que os LEDs duram até 100.000 horas, em comparação com 1.000 horas das lâmpadas incandescentes e 10.000 horas das lâmpadas fluorescentes.
  17. 17. FIM

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