Lista de exercícios – Espectroscopia

 

Thaisa Storchi Bergnmann

 

Estou ainda esperando a primeira lista de exercício de vários alunos. O prazo final é dia 15 de Julho.

 

Segue abaixo minha segunda lista. Como voces tem ainda que resolver a lista do Basílio, deixo o prazo desta nova lista para dia 12 de Agosto.

 

 

1)  Fazer um paralelo entre propriedades de prismas, redes de difração e de um etalon Fabry-Perot, nas seguintes características:

a)      Princípio de funcionamento; do que dependem os desvios q da luz ao sair do elemento dispersor? Compare as expressões para teta nos tres casos.

b)      Resolução angular (: largura de uma franja em radianos, graus ou segundos de arco)

c)      Dispersão angular (: no. de segundos de arco ou radianos por nm); muitas vezes usa-se a quantidade inversa;

d)      Dispersão linear (: mm por nm); muitas vezes também se usa a quantidade inversa;

e)      Resolução espectral (largura de uma franja em nm; mais rigorosamente dada por );

f)        Intervalo spectral livre no caso das redes de do etalon ( ou seja, aquele para o qual não há superposição de ordens).

 

 

 

Exercícios dados durante aula sobre prismas (Espectroscopia3 na homepage; dei Xerox do livro):

2) Demonstrar equação do Kitchin 4.1.7.

 

3) Demonstrar equaçoes do Kitchin: 4.1.16 a 4.1.20.

 

4) Demonstrar equação 4.1.27. Utilizando esta expressão para um prisma de quartzo, compare-a para l= 400nm e 700nm.

 

5) Muitas vezes se usa o inverso da dispersão linear dada pela equação 4.1.30. Se deixarmos  f2 em metros, mostre que os valores típicos ficam:     . Dados para o prisma de quartzo:. Passe estes valores para nm/mm.

 

6) Calcular o valor da resolução spectral de um prisma de quartzo com ângulo de apex 60 graus e lado L=0.1m para a luz visível.

 

7) Calcule as ordens dos diferentes picos da Fig. 4.1.17. Como interpreta esta figura?

 

8) Calcule a larguras dos picos da Fig. 4.1.17 tanto em  segundos de arco (resolução angular) como em nm (resolução spectral).

 

9) Calcular o intervalo spectral livre de um etalon Fabry-Perot em 550nm. Calcular  o mesmo intervalo no caso de uma rede de difração de 500 linhas/mm usada em primeira ordem.

 

10) Filtros interferenciais: problema dado em aula: Explique como construir um filtro de banda estreita usando um etalon Fabry-Perot. Dados: comprimento de onda central 501nm, material con índice de refração 1.5 e incidência normal. Qual deve ser a espessura da camada entre as duas superficies para que ele seja usado em primeira ordem? Adote uma reflectividade de R=0.9 para obter também a largura da banda passante to filtro.

 

11) Utilize como guia o desenho do espectrógrafo Cassegrain do LNA para

propor a construção de um espectrógrafo simples, partindo dos dados da razão focal do telescópio de 1.6m do LNA e resolução espectral desejada. Obtenha os valores de todos os parâmetros (listados na tabela 4.2.1 do Kitchin de acordo como foi discutido em aula - Espectroscopia4). Faça um desenho esquemático do espectrógrafo indicando os valores de L, D, D1, D2, f1, f2 e s.

 

12) Pesquise na internet e descreva através de uma figura e explicação de no mínimo meia página o funcionamento de um espectrógrafo Fabry-Perot. Quais são os tipos de observação em que são mais utilizados?

 

13) Pesquise na internet e descreva através de uma figura e explicação de no mínimo meia página o funcionamento de um IFU e de um “Image Slicer”.