Espectroscopia

Espectroscopia

A espectroscopia é o estudo dos espectros de luz. A intensidade da luz em diferentes comprimentos de onda é o que chamamos de espectro. 
O espectro de uma luz é obtido quando essa luz passa por uma rede de difração.  O estudo dos espectros é de suma importância, 
pois é através dele que se pode obter informações das estrelas, como temperaturas, densidades e composições.

Joseph Von Fraunhofer (1787-1826) ao passar a luz solar por um prisma obteve o espectro do Sol, 
observando tal  espectro constatou a presença de uma grande quantidade de linhas escuras; ele classificou 324 dessas linhas.

Em 1856, Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899) inventa o bico de gás, que tinha a chama incolor. O bico de Bunsen, 
foi muito relevante para o estudo do espectro, pois ao colocar um sólido na chama incolor produzida pelo o bico de Bunsen, 
a luz emitida era proveniente do sólido.  Colaborador de Bunsen, Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) utilizou da invenção de Bunsen, 
para estudar os espectros de vários elementos. Passando a luz emitida pelo sólido em uma rede de difração, 
observou que os espectros dos elementos não eram contínuos e que tinham várias linhas sobre o espectro, mas diferentemente das linhas de Fraunhofer, 
as linhas eram todas brilhantes.  Kirchhoff queria confirmar se as linhas D das linhas Fraunhofer eram linhas de sódio (imagem acima), 
então passou a luz do sol por uma chama de sódio, que respectivamente passou por uma rede de difração. Ele esperava que as linhas de sódio cobrissem as linhas D, 
mas o observado foi que as linhas D ficaram mais escuras. Então, ele substituiu a luz do sol por um sólido quente, 
e com isso a luz do sólido que passava pela chama de sódio apresentava as mesmas linhas D.  A conclusão de Kirchhoff foi de que o sol era um gás ou sólido quente, 
coberto por um gás mais frio. As camadas frias produziam as linhas escuras do sol.  
Para entender como são formadas essas linhas e o que faz aparecer toda física por trás desse fenômeno, indicamos o referencial utilizado nessa seção.

A imagem acima mostra as linhas que Fraunhofer catalogou. Em seguida, temos na tabela abaixo, as linhas espectrais de alguns elementos identificadas por Kirchhoff. 
Conhecendo as linhas espectrais dos elementos e obtendo as linhas espectrais das estrelas, podemos saber sua composição.

Dessas experiências Kirchhoff formulou três leis empíricas da espectroscopia.


Leis de Kirchhoff

Lei do Espectro contínuo: Um corpo opaco quente, sólido, líquido ou gasoso, emite um espectro contínuo. 

Lei do Espectro de emissão: Um gás  produz um espectro de linhas brilhantes (de emissão). 
O número e a posição dessas linhas dependem dos elementos químicos presentes no gás.

Lei do Espectro de absorção: Se um espectro contínuo passar por um gás à temperatura mais baixa, 
o gás frio causa a presença de linhas escuras (absorção). O número e a posição dessas linhas dependem dos elementos químicos presentes no gás.