Física · radiação infravermelha · dispersão da luz
Herschel, em 1880, começou a escrever sobre a condensação da luz solar no foco de uma lente e queria verificar de que maneira os raios coloridos contribuem para o aquecimento. Para isso, ele projetou sobre um anteparo o espectro solar obtido com um prisma, colocou termômetros nas diversas faixas de cores e verificou nos dados obtidos que um dos termômetros iluminados indicou um aumento de temperatura maior para uma determinada faixa de frequências. SAYURI, M.; GASPAR, M. B. Infravermelho na sala de aula. Disponível em: www.cienciamao.usp.br. Acesso em: 15 ago. 2016 (adaptado). Para verificar a hipótese de Herschel, um estudante montou o dispositivo apresentado na figura. Nesse aparato, cinco recipientes contendo água, à mesma temperatura inicial, e separados por um material isolante térmico e refletor são posicionados lado a lado (A, B, C, D e E) no interior de uma caixa de material isolante térmico e opaco. A luz solar, ao entrar na caixa, atravessa o prisma e incide sobre os recipientes. O estudante aguarda até que ocorra o aumento da temperatura e a afere em cada recipiente. Em qual dos recipientes a água terá maior temperatura ao final do experimento?
O que a prova mostra
O corte de um aparato, visto de lado.
No alto, fora da caixa, setas paralelas inclinadas descem da esquerda para a direita, com o rótulo Incidência de luz solar. Elas entram num triângulo rotulado PRISMA, encaixado no alto da parede de um retângulo grande de borda grossa, rotulado Caixa isolada e opaca.
Do prisma saem, abrindo em leque para baixo e para a direita, vários raios, com o rótulo Luz solar decomposta. Eles vão bater numa faixa horizontal desenhada com gradiente contínuo, que vai de claro na ponta esquerda a escuro na ponta direita. Uma seta com o rótulo Vermelho aponta para a ponta esquerda dessa faixa; outra, com o rótulo Violeta, aponta para a ponta direita. Uma terceira seta sai da faixa para a direita, com o rótulo Espectro visível.
Logo abaixo da faixa, cinco caixinhas em fila, desenhadas em perspectiva, rotuladas A, B, C, D, E da esquerda para a direita, com a legenda Recipientes embaixo.
Posição de cada recipiente em relação à faixa, em porcentagem do comprimento dela, lida do desenho:
| recipiente | posição em relação à faixa do espectro |
|---|---|
| A | inteiro à esquerda do começo da faixa — nenhuma parte dele está sob ela |
| B | sob a faixa, do começo dela até os 12% |
| C | sob a faixa, de 16% a 49% |
| D | sob a faixa, de 54% a 81% |
| E | sob a faixa, de 86% até o fim dela |
O gradiente da faixa é contínuo, sem divisões marcadas, escurecendo do começo ao fim.
A
B
C
D
E
Herschel achou o maior aquecimento logo além do vermelho, no infravermelho invisível. O recipiente A fica ali, antes da faixa vermelha.
Por que a A é a certa
O prisma separa a luz do Sol pela frequência. O vermelho, de menor frequência entre as cores visíveis, desvia menos e cai na ponta esquerda da faixa. Logo além dele chega a radiação infravermelha, que não se vê, mas aquece muito. Foi isso que Herschel descobriu. O recipiente A está inteiro à esquerda da faixa visível, nessa região, e é o que mais esquenta.
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