Luz e Óptica
Monte um Espectroscópio com um CD
Monte um espectroscópio de verdade com uma caixa de cereal e um CD velho, e descubra quais lâmpadas dão um arco-íris contínuo e quais dão só umas poucas linhas brilhantes separadas.
Médio · 1 hora
Introdução
Um arco-íris parece contínuo: cada cor passando para a seguinte sem faltar nada. A luz do sol é mesmo assim. Quase nenhuma lâmpada da sua casa é, e olhando para ela você não tem como saber.
Os sulcos de um CD são mais juntos que o comprimento de onda da luz, o que faz do disco uma rede de difração, o que faz dele a peça que trabalha dentro de um instrumento científico de verdade. O resto do instrumento é uma caixa de cereal.
O Porquê
Um sólido quente brilha em todas as cores ao mesmo tempo, porque seus átomos estão apertados e se empurrando, e esse é o arco-íris liso que vem do sol ou de uma lâmpada velha de filamento. Um gás rarefeito que brilha faz algo completamente diferente: umas poucas cores nítidas e separadas, e nada entre elas. Isso acontece porque um elétron dentro de um átomo não pode ficar em qualquer lugar. Ele só pode ocupar certos níveis fixos de energia, como degraus de uma escada sem espaço entre eles, e quando cai de um degrau para outro libera um fóton cuja cor é definida exatamente pelo tamanho daquele salto. Essas linhas separadas são essa regra tornada visível, e são um dos resultados que obrigaram os físicos a inventar a mecânica quântica.
Instruções Passo a Passo
- 1
Prenda a parte de cima da caixa com fita para não entrar luz, e forre o interior com papel preto se conseguir.
- 2
Faça uma fenda estreita numa das pontas, de mais ou menos 1 mm de largura por 3 cm de altura. Duas bordas retas de cartolina coladas com um milímetro de distância dão uma fenda bem mais limpa que um corte de estilete.
- 3
Com um adulto, corte uma cunha do disco. Se for um DVD, separe primeiro as duas metades e fique com a camada que ainda tem o brilho de arco-íris.
- 4
Corte um furo de observação de uns 2 cm na ponta oposta da caixa, bem embaixo.
- 5
Cole o pedaço de disco dentro da caixa, abaixo do furo, inclinado a uns 60 graus, de modo que olhar pelo furo signifique olhar para a superfície do disco e ver nela o reflexo da fenda.
- 6
Aponte a fenda para uma parede branca iluminada pela luz do dia e olhe pelo furo. Ajuste a inclinação até aparecer uma faixa de cores para um dos lados, e então cole o disco no lugar.
- 7
Agora observe quatro fontes, uma por vez, jamais o sol: luz do dia numa parede, uma lâmpada velha de filamento ou halógena, uma lâmpada fluorescente tubular ou econômica, e um LED branco. Desenhe o que vê em cada caso.
Desenhos de Espectros
Uma linha por fonte de luz. Desenhe o que você vê em vez de descrever, e anote se as cores se misturam umas nas outras ou ficam separadas.
| Fonte de luz | Contínuo ou linhas separadas? | Cores que dá para distinguir | Falta alguma coisa? |
|---|---|---|---|
| Linha 1, Fonte de luz | Linha 1, Contínuo ou linhas separadas? | Linha 1, Cores que dá para distinguir | Linha 1, Falta alguma coisa? |
| Linha 2, Fonte de luz | Linha 2, Contínuo ou linhas separadas? | Linha 2, Cores que dá para distinguir | Linha 2, Falta alguma coisa? |
| Linha 3, Fonte de luz | Linha 3, Contínuo ou linhas separadas? | Linha 3, Cores que dá para distinguir | Linha 3, Falta alguma coisa? |
| Linha 4, Fonte de luz | Linha 4, Contínuo ou linhas separadas? | Linha 4, Cores que dá para distinguir | Linha 4, Falta alguma coisa? |
| Linha 5, Fonte de luz | Linha 5, Contínuo ou linhas separadas? | Linha 5, Cores que dá para distinguir | Linha 5, Falta alguma coisa? |
| Linha 6, Fonte de luz | Linha 6, Contínuo ou linhas separadas? | Linha 6, Cores que dá para distinguir | Linha 6, Falta alguma coisa? |
A última coluna é a mais útil. Um vão onde deveria haver uma cor está dizendo que aquela cor nunca foi emitida, e isso informa tanto quanto uma linha brilhante.