Espectroscópio com molde 02

Espectroscópio com molde em triângulo

Para explicar "porque isso acontece?" precisamos saber duas coisas: o que é um espectroscópio e o que são as cores de um arco-íris?

Espectroscópio
É um instrumento destinado a separar os diferentes componentes de um espectro óptico. Constitui-se essencialmente de uma fresta (o furo na pate de cima da caixa) situada no plano focal de um colimador, um prisma ou rede de difração (CD/DVD) e um anteparo onde se projeta o feixe dispersado (a janelinha retangular recortada).

Foi a partir do século XX que esse instrumento passou a ser utilizado para observar, analisar e medir os diferentes aspectos físico-químicos da luz proveniente das estrelas, das galáxias e demais objetos astronômicos, inaugurando, dessa forma, uma nova era na Astronomia e Astrofísica. (Fonte: http://www.feiradeciencias.com.br/)

O instrumento dessa atividade, criado a partir de um molde de papel, serve apenas para observar a decomposição da luz branca. É o mesmo processo que faz com que um arco-íris apareça no céu após uma chuva.

Arco-íris
O arco-íris é um fenômeno ótico causado pela refração da luz solar no vapor de água presente no ar. Esse fenômeno acontece normalmente após uma chuva.
    

A refração é o processo de desvio da luz. Quando a luz passa de um meio para outro, por exemplo, quando a luz passa do ar para a água ou do ar para o vidro, ela sofre um atraso, um desvio.

Isaac Newton descobriu que a luz branca era formada pela mistura de todas as outras cores. Ele usou um prisma, um bloco de vidro, para desviar e separar as cores da luz branca.
    

Isso acontece porque cada cor é formada por uma onda com um comprimento diferente, por exemplo, a luz vermelha tem um comprimento de onda maior que a luz azul. Por esse motivo a luz vermelha é mais fria que a luz azul.
    
Importante: o comprimento da onda define sua temperatura, quanto menor a onda mais concentrada está a energia, consequentemente quanto menor a onda mais quente será a luz que ela representa.

Quando a luz branca passa do ar para a água ou do ar para o vidro ela é refratada (desviada). Como cada cor tem um comprimento de onda diferente as ondas se separam em ângulos diferentes, isso faz com que as cores fiquem posicionadas de forma visível a um observador.
    

Outra forma de separar as cores da luz branca é usando uma rede de difração. Este dispositivo ótico consiste numa superfície com um grande número de ranhuras muito estreitas e comprimidas.

Um CD/DVD comum pode servir como uma rede de difração. Por exemplo, se as trilhas num CD fossem posicionadas numa linha contínua ela teria um comprimento de mais de 5 quilômetros de extensão. Uma trilha num CD tem a largura de 0,5 micrômetros e o espaço entre as trilhas é de 1,6 micrômetros (um micrômetro é igual a um milionésimo de metro).
    

A luz visível, aquela que conseguimos enxergar, inclui radiações que vão de 400 nanômetros (luz violeta) a 700 nanômetros (luz vermelha), ou seja, 0,4 a 0,7 micrômetros. O comprimento da luz visível é da mesma ordem de grandeza da distância entre as trilhas de um CD. É por esse motivo que o CD funciona como uma rede de difração, onde cada comprimento de onda (luz) é refletido num ângulo diferente permitindo que enxerguemos separadamente o espectro contínuo de cores da luz branca.
Fonte: http://www.proenc.iq.unesp.br/index.php/ciencias/35-experimentos/244-arco-iris
http://www.seara.ufc.br/sugestoes/fisica/oti11.htm

Espectroscópio com molde em triângulo

Use uma régua para passar a ponta da tesoura sobre as linhas pontilhadas. Passe a ponta da tesoura bem de leve, a ideia é marcar o papel (fazer um vinco) para ficar mais fácil de dobrar. Sempre adote esse procedimento quando tiver áreas grandes para serem dobradas.
    

Dá para dividir um CD/DVD em 4 partes e montar 4 espectroscópio, mas você vai precisar de uma tesoura grande para fazer esse serviço.
    

Para ver o espectro da luz branca usando a luz solar você precisa ficar dentro de um ambiente com pouca luz (pode ser dentro de casa) e apontar a janelinha retangular (horizontal) para uma janela, porta, ou qualquer outro lugar que esteja entrando a luz do Sol.

Se a janelinha retangular vertical (por onde você olha) estiver amassada é só usar alguma coisa com ponta para enfiar através furo e empurrar o papel para cima/fora. Pode ser um palito de dente, a ponta de um lápis, etc.

Para ver o espectro de cores (luz branca dividida) você precisa olhar através da janelinha retangular vertical bem de perto e manter a janelinha retangular horizontal apontada para uma fonte de luz.
    

Espectroscópio com molde em triângulo

Pais
Sempre que possível faça experiências junto com seu(s) filho(s). Mostre para a criança que mudando o ângulo da janelinha retangular em direção a luz as cores no CD/DVD mudam.

Professores
Essa experiência pode ser utilizada como atividade extracurricular para diversão dos alunos ou para ilustrar uma aula de:
Física/Ciências - quando falar sobre luz, tamanho das ondas, espectro de cores, temperatura, Isaac Newton etc.

Pergunte aos alunos: se usarmos o espectroscópio para analisar a luz de uma vela, de uma lâmpada ou a luz do dia nós veremos alguma diferença no espectro de cores?

Importante: as crianças conseguem ver o espectro da luz no CD/DVD sem essa caixa, mas sempre é bom lembrar que o mais importante não é o destino é a viagem. Construir o espectroscópio e vê-lo funcionar é muito importante para aumentar o interesse da criança na aula e principalmente para ajudar a desenvolver sua autoestima, curiosidade e criatividade.