Explorando quantitativamente observações feitas com espectrógrafos caseiros por meio de recursos digitais

Abstract

Neste trabalho expomos um método para obter calibrações em comprimento de onda de espectros para os quais não se conhece previamente as linhas espectrais, aplicando-a em uma atividade didática prática utilizando espectros obtidos de espectrógrafos caseiros. Apresentamos a configuração instrumental para obtenção simultânea dos espectros de interesse e de calibração. Com os espectros registrados aplicamos técnicas de processamento de imagens para tratar, otimizar a extrair os dados de interesse. Para o procedimento de calibração indicamos como pesquisar pelos valores padrões no banco de dados de linhas espectrais do NIST. Uma planilha eletrônica foi elaborada com o propósito de ilustrar o processo de calibração dos espectros por meio de procedimentos usando o software DS9. Demonstramos a aplicação do procedimento de calibração nos espectros unidimensional e bidimensional no caso do espectro de lâmpada de vapor de hélio, com a qual recuperamos o comprimento de onda das linhas espectrais com resíduos inferiores a 4 nm. Por fim apresentamos sugestões de algumas atividades didáticas práticas que podem ser conduzidas por meios dos procedimentos aqui expostos utilizando observações de fontes luminosas do cotidiano.

O Programa Nacional de Mestrado Profissional em Ensino de Física e a formação continuada de professores: ação formativa promovida em Sergipe

“…O Módulo 3 foi intitulado "Grupos colaborativos: Jigsaw e o ensino por investigação" e teve como ponto de partida para elaboração trabalhos de pesquisa desenvolvidos no MNPEF, polo 11 nos anos de 2017 e 2018 [9,10].…”

Identificação de cores e comprimentos de onda da luz proveniente de monitores e telas de TVs usando um espectrógrafo caseiro

“…Utilizamos um espectro que pode ser obtido a partir de lâmpadas fluorescentes espirais de 127V (Volts) e 30W (Watts) comumente disponíveis no mercado, como espectro de referência (calibração). A emissão da luz dessas lâmpadas é proveniente de transições eletrônicas do vapor de mercúrio presente em seu interior, de modo que ao decompor a luz emitida por este tipo de lâmpada é possível notar as linhas de emissão características deste elemento químico [15]. Os comprimentos de onda conhecidos das linhas de mercúrio na região visível do espectro podem ser vistos na Figura 1.…”

“…Figura 1: Linhas de mercúrio reconhecidas na parte óptica do espectro em que os comprimentos de onda conhecidos estão medidos em nanômetros. Esta figura trata-se de um espectro de referência produzido e colorido sinteticamente utilizando dados do NIST [15] e o GIMP.…”

“…Em nosso caso específico o efeito de perspectiva pode produzir desvios nas incertezas das posições das linhas de até 40 nm a mais quando comparado com os espectros corrigidos. Santos e Scarano Jr (2021) [15] trazem detalhes da formação do espectro no espectrógrafo caseiro e sobre a sua retificação.…”