espalhamento raman caminho Óptico e espectrômetros
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Espalhamento Raman
Caminho Óptico e Espectrômetros
Montagem experimental típica
http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64
O espectro eletromagnético
Não tem limites definidos e nem lacunas.
curtolongo
molécula de águaproteínavírusbactériacélula
bola de baseballcasa
campo defutebol
comp. de onda(em metros)
tam. de umcomp. de onda
nome comum da onda
fontes
freqüência(Hz)
energia deum fóton (eV)
baixa alta
ondas de rádio
micro-ondas
infravermelho ultravioletavisívelraios-x “duros”
raios-x “moles” raios gama
cavidade rf
fornomicro-ondas pessoas lâmpadas máq. de
raios-x
elementos radiativos
rádio FM
rádio AMradar
ALS
Componentes ópticos
Montagem experimental típica
http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64
Refletividade: espelhos
Refletividade: espelhos
Montagem experimental típica
http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64
Filtro espacial
http://www.newport.com/Optics/Optical%20System/1/3512/product.aspx
Holographic Laser Bandpass Filters
http://www.kosi.com/Holographic_Filters/laserbandpassfilters.php
Filtros: Absorção em materiais ópticos
Absorção em materiais ópticos
Filtros: Vidros coloridos
Nestes filtros a absorção ocorre por dois Nestes filtros a absorção ocorre por dois processos: absorção iônica e espalhamento processos: absorção iônica e espalhamento coloidal. coloidal.
Absorção iônica: óxido de níquel (púrpura), Absorção iônica: óxido de níquel (púrpura), óxido de cobalto (azul), óxido de cromo (verde).óxido de cobalto (azul), óxido de cromo (verde).
Espalhamento coloidal: elementos inorgânicos Espalhamento coloidal: elementos inorgânicos ou sais formam micro-cristais no vidro, os quais ou sais formam micro-cristais no vidro, os quais espalham ou absorvem certos espalham ou absorvem certos . .
Vidros coloridos
Filtros de densidade neutra
Interferência
Luz solar (branca) composta (cores)
Arco-íris Bolha de sabão
=refração interferência
Interferência superposição
construtiva
destrutiva
Óptica ondulatória
Aplicações
Filmes anti-reflexivo para
lentes, espelhos dielétricos,
filtros de interferência, etc
Interferência em filmes finos
Cores interf. reflex. 2 interfacesCores interf. reflex. 2 interfaces
Espessura aprox. comprim. de onda (Espessura aprox. comprim. de onda ())
Espessura > Espessura > coerência < (da fonte) coerência < (da fonte)
incidenteincidente
transmitidotransmitido
refletido 2refletido 2
refletido 1refletido 1
filmefilme
Claro ou escuro?Claro ou escuro?Se rSe r11 e r e r22 em fase ac clara em fase ac clara
Se rSe r11 e r e r22 fora de fase fora de fase ac escuraac escura
nn22nn11 nn33
aa
cc
bb
ii
rr11
rr22
Se Se 0 dif. de caminho 0 dif. de caminho 2L 2L2L não basta!2L não basta!1)1) L em meio diferente do ar L em meio diferente do ar dif. dif. 2)2) Reflexão pode Reflexão pode mudança fase mudança fase
LL
Mudanças de fase causadas por reflexão
Refração fase não mudaRefração fase não mudaReflexão fase pode mudarReflexão fase pode mudar
Caso da ópticaCaso da óptica::ReflexãoReflexão mudança de fasemudança de faseMeio com Meio com nn menor menor 00Meio com Meio com nn maior maior 0,5 0,5 (ou (ou ))
antesantes
depoisdepois
antesantes
depoisdepois
nn22nn11 nn33
aa
cc
bb
ii
rr11
rr22
inverteinverte
não invertenão inverte
Retomando a figura:Retomando a figura:
Supondo: nSupondo: n22 > n > n33 e n e n22 > n > n11 !!!! !!!!
Equações para a interferência em filmes finos
causado porcausado por::1.1. Reflexão 1 das ondasReflexão 1 das ondas2.2. Diferença de percursoDiferença de percurso3.3. Propagação em meios com n diferentesPropagação em meios com n diferentes
Supondo: nSupondo: n22 > n > n33 e n e n22 > n > n11 !!!! !!!!
ReflexãoReflexão rr11 rr22
0,5 0,5 Dist. percorridaDist. percorrida 2L2L nn dist. Percorrida dist. Percorrida nn22
Equações para a interferência em filmes finos
Logo:Logo:
Em fase: 2Em fase: 2LL=(n=(núúmero impar/2)mero impar/2) ((/n/n22))
fora: fora: 22LL==((nnúúmero inteiromero inteiro)) ( (/n/n22))
(max-claro)(max-claro)
(min-escuro)(min-escuro)
ATENÇÃOATENÇÃO: : Ainda supondo: nAinda supondo: n22 > n > n33 e n e n22 > n > n11 !!!! Caso contrário as !!!! Caso contrário as equações podem ser invertidasequações podem ser invertidas..
Filtros de interferência
Filtros de interferência
Filtros de interferência
Montagem experimental típica
http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64
Lentes: Aberração cromática
Lentes acromáticas
Dubletos Dubletos n diferentes n diferentes
Aberração esférica
Lentes asféricas
Curva corrigidaCurva corrigida
Montagem experimental típica
http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64
Montagem experimental típica
Holographic Notch and SuperNotch® Filters
Montagem experimental típica
http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64
Espectrômetro: esquema
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Spectrometer_schematic.gif
Espectrômetros: Tutorial
http://www.horiba.com/us/en/scientific/products/optics-tutorial//?Ovly=1
Redes de difração
Grande número de fendas (ranhuras)
Rede de difração
5 fendas
10 fendas
Redes de difração
(máx. linhas)
ordem
0 11 22
m
Laser de He-Ne
Largura das linhas
(meia-largura da linha em )
Capacidade de resolver largura das linhas
Redes de difração: dispersão e resolução
Dispersão (D): separação de próximos
(definição)
E numa rede de difração?
Para a rede:
Diferenciando:
Para ângulos pequenos:
Logo:
Resolução (R): largura de linha
(definição)
Para a rede:
Lembrando que:
Temos então:
Ou:
Comparação entre dispersão e resolução
(graus)
(graus)
(graus)
inte
nsid
ade
inte
nsid
ade
13,4
25,5
13,4
Rede A
Rede B
Rede C
= 589 nm e m = 1
inte
nsid
ade
Abertura numérica
Descreve a capacidade de coletar Descreve a capacidade de coletar luz.luz.Quanto maior a N.A., maior fluxo Quanto maior a N.A., maior fluxo de radiação é coletadode radiação é coletado
N.A. = n sen N.A. = n sen
F/#
Quanto menor o F/# maior o fluxo Quanto menor o F/# maior o fluxo de radiação coletadode radiação coletado
F/# = 1/(2 n sen F/# = 1/(2 n sen ) = 1/(2 ) = 1/(2 N.A.)N.A.)
Fastie-Ebert Configuration
http://www.horiba.com/us/en/scientific/products/optics-tutorial/monochromators-spectrographs/
Czerny-Turner Configuration
http://www.horiba.com/us/en/scientific/products/optics-tutorial/monochromators-spectrographs/
Choosing a Monochromator/Spectrograph
Select an instrument based on:•A system that will allow the largest entrance slit width for the bandpass required. •The highest dispersion. •The largest optics affordable. •Longest focal length affordable. •Highest groove density that will accommodate the spectral range. •Optics and coatings appropriate for specific spectral range. •Entrance optics which will optimize etendue. •If the instrument is to be used at a single wavelength in a non-scanning mode, then it must be possible to adjust the exit slit to match the size of the entrance slit image. •Remember: f/value is not always the controlling factor of throughput. For example, light may be collected from a source at f/1 and projected onto the entrance slit of an f/6 monochromator so that the entire image is contained within the slit. Then the system will operate on the basis of the photon collection in the f/l cone and not the f/6 cone of the monochromator.
http://www.horiba.com/us/en/scientific/products/optics-tutorial/monochromators-spectrographs/
Montagem experimental típica
http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64
Detectores: Efeito fotoelétrico
hh = = + K (Einstein 1905) + K (Einstein 1905)
Fotomultiplicadora
Fotomultiplicadora
Semicondutores
Semicondutores
A) hA) h11 > energia do gap > energia do gap
B) hB) h2 2 < energia do gap< energia do gap
Junções PN
Fotodiodos
Fotodiodos são constituídos de Fotodiodos são constituídos de junções PN trabalhando em junções PN trabalhando em polarização reversa. polarização reversa.
Multicanal: CCD (charge coupled device)
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5b/CCD_3Phases_3D-Layout.png
Multicanal: CCD
http://www.jiscdigitalmedia.ac.uk/images/ccd_fill_factor_big.gif
Multicanal: CCD
Multicanal: CCD
http://www.horiba.com/us/en/scientific/products/optical-spectroscopy/detectors/multi-channel/iccds/details/iccd-detectors-220/
Espectrômetro: Renishaw (química UFPR (CT-
Infra))
http://spectra.phy.bris.ac.uk/Media/InVia%20anime.gif
Espectrômetros: Jobin-Yvon T64000
http://www.lcvn.univ-montp2.fr/instrumentation/Presentation_Appareils/Instruments/Raman_fiche/J_Y_T64000.html
Jobin-Yvon T64000
http://www.lcvn.univ-montp2.fr/instrumentation/Presentation_Appareils/Instruments/Raman_fiche/J_Y_T64000.html
Raman optical activity (ROA)
http://www.chem.gla.ac.uk/staff/laurence/recent_roa_talk.ppt#259,13,Hen Lysozyme
HoloSpec ƒ/1.8iHolographic Imaging
Spectrograph
http://www.kosi.com/Raman_Spectroscopy/holoSpecf18i.php?ss=600
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