Espectroscopia óptica de baixo custo: uma estratégia para a introdução de conceitos de física quântica no ensino médio

Abstract

Resumo Neste artigo, reportamos a confecção e discutimos a aplicabilidade de um espectrômetro óptico de baixo custo como recurso didático para a introdução de conceitos de Física Quântica no ensino médio. O protótipo foi desenvolvido usando grade de difração comercial, lentes convergentes (lupas), webcam e o software Tracker para extração dos dados. Espectros de emissão de fontes luminosas, como lâmpada fluorescente, LEDs e lasers, foram coletados e suas potencialidades para subsidiar a introdução dos conceitos de níveis eletrônicos, banda de energia proibida (band gap), emissão e absorção de fótons, etc., foram exploradas. Propomos também uma atividade experimental com base na fotoexcitação de LEDs para tratar da relação entre energia do fóton e seu comprimento de onda. Além disso, mostramos que o protótipo pode ser satisfatoriamente empregado para a obtenção de espectros de absorção, os quais podem ser usados como elemento motivador para o estudo da interação entre radiação e matéria. Por fim, à luz dos resultados encontrados, discutimos a aplicação da espectroscopia óptica como uma estratégia para atender às diretrizes dos Parâmetros Curriculares Nacionais brasileiros quanto à inserção da Física Quântica na educação básica.

Keywords

• optical spectroscopy
• low cost experiments
• Physics teaching