Experiência de mecânica quântica: o espectrômetro de caixa de sapatos

O espectrômetro é um instrumento que decompõe a luz em seus componentes de comprimento de onda.. Com um espectrômetro, inúmeros experimentos podem ser realizados que destacam a natureza da radiação eletromagnética, vendo na prática os efeitos quânticos determinados pela física sobre o tamanho de átomos e moléculas.

É possível, por exemplo, observar a diferença entre a radiação contínua emitida por uma fonte ‘térmica’, como uma lâmpada incandescente antiga, ou radiação solar, e fontes quânticas, como lasers e LEDs.diodo emissor de luzY).

O princípio de funcionamento é o da dispersão da luz por uma rede de difração. Embora o mecanismo físico seja profundamente diferente, do ponto de vista prático podemos pensar na rede de difração como um prisma, que separa a luz em seus componentes de cor.

Por certo, a primeira coisa que você aprende com um espectrômetro é que cada cor corresponde a um comprimento de onda (ou, alternativamente, em uma frequência, uma vez que para ondas eletromagnéticas o comprimento de onda e a frequência são inversamente proporcionais entre si, sendo a velocidade da luz uma constante de proporcionalidade).

faça o espectrômetro

Para realizar praticamente o espectrômetro, você precisa:

  • uma caixa de sapatos, ou em qualquer caso qualquer caixa de papelão (as dimensões não importam) que possa abrigar os dois elementos fundamentais do espectrômetro em seu interior,
  • a rede de difração, de fato,
  • uma pequena webcam para gravar a luz difratada pela grade.

A grade de difração será usada na transmissão (a luz passará pela grade e se decomporá em seus componentes). Um revestimento de DVD pode ser usado como uma grade de difração virgem, mas é muito mais prático conseguir uma treliça pré-fabricada, que pode ser comprada online por alguns euros (evite os varejistas de ferramentas ‘educacionais’, que costumam cobrar preços assustadoramente altos apenas com o adjetivo ‘didático’) e funciona muito bem para nossos propósitos.

mecânica quântica

É importante que a caixa dentro esteja escura.ou em qualquer caso preto, para evitar reflexos de luz indesejados.

mecânica quântica

mecânica quântica

No centro de um dos lados, é feito um corte vertical com um cortador afiado, por onde entrará a luz que queremos analisar espectralmente.. Quanto mais fina a fenda, melhor a resolução espectral. A fenda pode ser mais apertada colocando duas lâminas afiadas juntas (cuidado para não se cortar).

mecânica quântica

Dentro da caixa, a grade de difração e a webcam serão colocadas., em um ângulo de cerca de 45 graus em relação à direção da luz. A retícula será colocada a aproximadamente 1 centímetro da lente da webcam.

mecânica quântica mecânica quântica mecânica quântica

Se a webcam permitir, é recomendável remover o filtro infravermelho atrás da lente para ter uma sensibilidade no espectro espalhado de 350 nanômetros (UV) a cerca de 900 nanômetros (IR).

Consertamos tudo com fita adesiva e plasticina. O diagrama de blocos é mostrado na figura a seguir.F.

mecânica quântica

Para gravar o espectro, usaremos um software gratuito, mas muito poderoso, chamado Theremino Spectrometer, que pode ser baixado neste link

mecânica quântica

Theremino praticamente adquire a luz difratada da grade e a transforma em um espectro.

O software possui documentação extensa e completa (do site do fabricante, mas também no YouTube) e há uma versão em italiano. O espectrômetro de fabricação própria com este software pode alcançar desempenho comparável com instrumentação profissional de custo muito alto.

Deixe um comentário