Difração de Raio X

Olá [Música] pessoal então hoje eu vou falar para vocês sobre difração de raio-x tá então a primeira coisa vamos dar uma relembrada tudo espectro eletromagnético o espectro eletromagnético que ele começa né nas ondas de rádio e e vai até raio Gama por aqui tá o visível né a região do espectro eletromagnético nosso olho é sensível que é mais ou menos uns 750 até uns com 390 nanômetros tá então Esse aspecto extremamente Vasco mas o nosso olho só é sensível aqui tá depois tem outra violeta e aqui tem uns raios-x que o foco que eu quero

falar para vocês hoje então o que é que é onda eletromagnética onda e no qual está envolvido a oscilação entre campo elétrico e campo magnético tá se eu pegasse uma carga onde eu consegui pegar um Eletro e chacoalhar esse Eletro tá esse Eletro tá sofrendo uma variação de velocidade toda vez que uma carga sofre variação de velocidade essa carga emitir essa tal onda eletromagnética eu sou um emissor de onda eletromagnética eu tenho carga e eu estou a temperatura acima de Zero Kelvin eu tô chacoalhando pros caras que estão no meu corpo ela é chato alho

e eu tô emitindo é onda eletromagnética na região do visível e não tem uma época que todo mundo começou a estudar essas coisas e isso aí tem iniciou juntamente com o estudo de raios catódicos principalmente do trabalho feito pelo imo Cruz então no clube que ele começou a estudar descargas em gases e observou aqui esse feche aqui sofre ação de campo elétrico e é herético mas naquela época ninguém sabia o que que era Eletro as pessoas não conheciam isso ainda então aqui tem um tu tem que o cruzava que você matou e aqui isso aqui

era fonte de alta tensão ele utilizar para elicitar esse tubo que ele aplicava uma diferença de potencial aqui é altíssima eletros hoje a gente sabe eram acelerado e ele escolhiam com essa Cruz quando eles colidiram com essa crush aqui tem uma enorme variação de velocidade então aqui tinha uma emissão de onda eletromagnética muito muito grande o Eletro estava com uma velocidade de autismo essa velocidade e a pra zero estão aqui e que acontecia as emissões dos países raio-x mas o crux não se tocou com isso a questão de época tinha muita coisa tava se fazendo

muita coisa para eles aí passou desapercebido o cara que percebeu isso foi o Roger tá o Roger fez esses p e aqui e observou esse negócio aqui ó aqui tá a fonte de alta tensão do Royce Aqui tá o tubo dele tubo de raio católico tudo igual a esse e quando ele ligava essa fonte de alta tensão que o material aqui começar emitir luxo era uma substância Tá certo desse aneto de bário então Tá vindo uma tal onda eletromagnética nessa direção aqui E esse material começa a emitir luz o que foi que o ruim fez

ele cobriu isso com um pano preto porque ele pensava que essa isso aqui tava isso aqui alguma coisa na região do visível que tava escutando isso quando ele cobriu e olhou lá ele não conseguia ver aquele negócio limite luxo E aí ele disse não para aí tá passando através no pano Eu vou pagar uma plaquinha Fina de chumbo e aí colocou uma plaquinha bem fina ainda conseguia ver uma pequena fluorescência colocou uma plaquinha mais grossa aí bloqueou a fluorescência isso aí aconteceu em novembro de 1895 A partir dessa observação né ele chamou esse raio que

esse tava o cianeto de base raio-x porque não entendia isso mas ele tinha emoção que é um raio muito muito energético e aí tá certo as pessoas não entendiam isso nessa época claramente mas se começou a fazer vários experimentos um dos experimentos que o Hollywood fez foi é jogar essa onda eletromagnética esses raio-x em cima de placas de fotográficas e ela se impressionavam essa placa fotográfica E aí surgem as ideias foi que ele fez chamou a esposa dele mandou ela colocar a mão o que jogou raio x com esse tubo aqui depois revelou a placa

e viu lá os ossos da mão dela que aliança tão já começou a se pensar em aplicações dessas coisas então assim foi descoberto raio-x ninguém entendia direito a física da coisa mas todo mundo já tava pensando em números aplicações então isso aqui pessoal Olha é um cara fazendo uma radiografia de uma pessoa tão aqui tá o tubo de raio-x e ele deve estar olhando o pulmão da pessoa o médico aqui olhando tá pegando uma carga brutal e raio-x né E aqui devia ter um material fosforescente então ele tava analisando e as pessoas começaram a usar

isso né ninguém sabia também quando perigoso isso era porque é a paciente ia tomar a poucas doses Mas o médico era todo dia e aqui é uma outra máquina também foi mais ou menos de desenvolvida nessa época que era uma máquina para tirar um raio-x do pé da pessoa e aí emitindo o significado Via lá se o pé dos cara estava em boas condições não sei o quê não sei o quê e até recomendável um tipo de sapato né então todo mundo já começou a ter essa aplicação né na área médica dos tachos raio-x mas

se esse raio é uma onda eletromagnética ele tem que refratar difratar e interferir é igual micro-ondas é igual hoje visível esses experimentos tem nenhum que ser feito para mostrar que realmente era uma onda eletromagnética nós já fizemos um experimento com luxo nós jogamos um feixe de luz branca em cima de uma grade observamos Pepsi isso aqui é de fração Isso aqui é uma grade que tem lá 600 linhas por milímetro por quê Porque o comprimento de onda da Luz visível do verde é 509 metro então é fácil você fazer essas linhas para observar o fenômeno

de difração tá essas linhas não precisa ser tão próximas só tem sim o comprimento de onda de raios-x e 0,1 Oi e aí não dá rapaz fazer isso faz muito difícil hoje em dia cê tem tecnologia para fazer essas coisas mas é muito difícil daquela época você não dava para fazer isso tá então o pessoal queria estudar por exemplo de fração que eu vou falar para vocês o pessoal queria estudar esse raio-x e precisar ver ou a refração ou de fração interferência para poder concluir que isso poderia ser uma onda realmente né foi montadas esse

aparato aqui quem fez isso foi o vão Law aqui é um tubo de raio-x aqui é uma fenda que é para definir a direção de entrada dos raio-x e aqui teria Nossa grade só tem que não dá para fazer mecanicamente uma grade E aí eles pensaram em usar um cristal cristal público e aonde os raio-x e um difratar no exato momento do Cristal se o cristal foi o público Jair dá para calcular se você usa o número de avogrado tá Número de advogado massa molar e a densidade você consegue calcular esse de E aí você

vai na equação da difração você sabe isso sabe o ângulo de difração você consegue calcular o comprimento de onda tá legal então foi isso que foi feito nessa época tá vamos dar uma olhada aqui no nosso experimento aqui só pra gente entender depois eu já mostro para vocês o aparelho então aqui é um filamento que por efeito termoiônico vai emitir elétrons você aplica a uma diferença de potencial muito grande entre esse filamento e esse eletrodo Aqui tem uma fonte da ordem de 50 quilos então esses elétrons são acelerados numa velocidade brutal e coletinho com esse

bloco aqui de cobre por exemplo dividem e ele tinham raio-x em todas as direções por quê Porque aqui os elétrons sofreu uma mudança de velocidade drástica eles estavam muito acelerados e o pra zero de velocidade né então eu saía raio-x em todas as direções você pegava aqui passar por uma fenda e jogava a nossa grade de difração que agora os caras começaram usar um cristal porque a distância entre os tempos espalhadores tinha que ser muito pequena e aqui a difração e em cima de um detetor que é um detetor ga e aqui nós vamos falar

futuramente então foi isso que a gente começaram a fazer então agora vamos dar uma olhada aqui na nossa montagem o nosso experimento tá então aqui tem um tubo de raio-x que é isso aqui ó esse aqui é um tubo de raio-x tá então aqui sai elétrons ele colide esses elétrons nesse nesse ele todo aqui grandão aqui parecido com cobre daqui para cá existe uma diferença de potencial altíssima então esses elétrons saem acelerado o colírio o raio x ver vem aqui na minha direção Então aqui tem um feixe de raio-x aqui na ponta tem uma fenda

Aqui tá o meu detector um gaigher e aqui tá toda eletrônica que vai fazer com que se detetou funciona ó e aqui tá minha grade de difração tem um cristal um cristal cúbico de início então o que que eu vou fazer esse Cristal eu vou encomendar vai ter um tem um motorzinho aqui que ele vai mexer no ângulo do Cristal e no ângulo do detetor e eu vou conseguir Quem irá o espectro do raio-x eu vou coletar os pectus é a mesma coisa do que eu chegar já jogasse um feixe de luz branca numa grade

de difração consigo ver todos esses comprimentos de onda separado então isso aqui é um químico experimento que nós já fizemos só tem que aqui nós estamos fazendo numa outra faixa de energia que nos raio-x então o seguinte agora tá vamos ligar isso aqui vamos começar a fazer Mas tem uma coisa que eu queria falar para vocês ainda antes a gente fazer o nosso experimento tá quando não pessoal pegou o número de advogado massa atômica e calculou e foi medir o comprimento de onda de raios-x o surdo não podia ser aquele número tá dava errado de

duas ordens de magnitude comprimento de onda né E aí o pessoal falava não isso aí tá errado não pode ser esse raio-x ele tem que ser mais energética ele não pode estar essa faixa E aí em 1925 o conto e o do ano fizeram um experimento para verificar a difração de raio-x mas utilizando uma grade de difração mesmo e aí eles usaram um truque a grade de difração as linhas são assim são separadas assim grande é muito grande que que eles fizeram trabalharam com elas em baixo o ângulo assim ó inclinar ou a grade agora

se você olha isso aqui é muito pequeno então ele se inclinaram a grade nem 0,01 radiano e agora ele estável um com precisão espaçamento entre essas linhas e aí eles mentiram fizeram o experimento da de fração com raio-x e mediram o comprimento de onda D o que chegaram a uma conclusão de que o número de advogado estava errado na época na verdade é que eu tivesse errado é que os químicos calculavam número de avogrado a partir de reações químicas utilizando balanças isso não tinha precisão Então observa em que a descoberta dos raios-x a primeira influência

que ele teve forte já foi na correção do número de advogado na época que agora tá nós vamos tirar um espectro de raio-x O que que a gente espera é observar no nossos pectus Olha aqui que tem o filamento esse filamento está aquecido tá emite elétrons e esses elétrons são acelerados nem todos os elétrons saem com a mesma velocidade do filamento nem todos os eletros chegam aqui com a mesma velocidade existe uma distribuição de velocidade Então se você for estudar o espectro desse raio-x O que você espera observar tô esperando observar é um espectro mais

ou menos contigo uma coisa Laguna nessa faixa de energia Lógico é mais ou menos igual a emissão de um corpo negro mas agora olhando na faixa de raio-x era isso que todo mundo esperava observar tá legal então agora vamos fazer a nossa medida aqui tá então eu tenho meu sistema aqui minha eletrônica já tá toda ligada e isso aqui é controlado por um computador que tá aqui ó meu sistema de aquisição de dados tá aqui tá e eu vou mandar coletar o dado que que vai acontecer esse sistema vai ler o detector Guy e vai

controlar um motor que vai mexer no ângulo tanto do Cristal conta no detector e eu vou ver o meu espectro aqui tá Então vamos lá bom então agora já está coletando o raio x Ah tá bom então eu já tenho um ponto aqui tá vamos deixar agora agora vamos ter que esperar agora paciência Olá pessoal Então a nossa coleta de dados terminou nossos dados estão aqui vão e aqui está o nosso sistema de coleta observa em que o tanto o detetor quanto o cristal né mudou o ângulo e agora eu vou mandar um comando aqui

que ele vai voltar para parte inicial para poder sumir isso aqui tá então vou o motor agora tá voltando tá né E a gente vai dar uma discutida naquele nesse gráfico aqui tá mas aqui apareceu um coisas diferentes né gente não tava esperando por esses Picos aqui né gente tava pensando numa coisa assim diabo são esses Picos né então vamos tentar entender isso então o seguinte vou baixar aqui esse barulhinho chato tá então o seguinte pessoal tem uns Picos ali no meu especto tá e eu tava pensando numa coisa desse tipo tava pensando no esperto

mais ou menos continuar de raio-x né mas o que apareceu foi uma coisa o tipo aqui tem uma parte continuar quero que os tem eletros.com diferente velocidade que estão de Jô era um raio-x de diferentes frequências mais ou menos um pontinho tudo bem mas tem esses Picos aqui tá Então vamos tentar entender o que é que está por trás disso nessa época que elas começaram fazer muitas medidas e uma das medidas que eles fizeram Como a energia máxima do feixe de raio-x dependia com atenção tá então eles pegavam é passava uma reta aqui tá dentro

é que tava marcava aqui o lambda minha mínimo e fizeram um gráfico de lâmpada mínimo em função de um sobreviver isso aqui dava uma reta só tem que isso aí ninguém entendia dava uma reta e tinha um coeficiente angular da reta que era constante então trocava de material no tubo de raio-x aí ela constante ninguém sabia que negócio é esse tá sóh de posto né quando as novas teorias e que o pessoal começou a entender isso tá então seguinte eu tenho filamento aqui no Raio X esse esse fila filamento em mente Eletro City uma diferença

de potencial muito grande entre o filamento e esse eletrodo os elétrons são acelerados e aqui gera um raio-x a energia que eu tô colocando para acelerar esses elétrons tá certo é leve e eu vou pensar o seguinte toda essa energia elétrica ela foi transformada em raio-x isso é melhor situação possível então e v = h f f EC sobre lambda e eu posso rearranjar isso e escrever isso aqui ó lambida é HC sobre um sobreviver essa expressão é parecida com essa quando você coloca HC e dá Justamente esse número que os caras obtinham somente naquela

é porque ele tava fazendo isso ninguém conhecia a constante de Planck que conhecer essas coisas mas o número era o mesmo foi uma coisa legal tá uma coisa que a gente tem que tentar entender é o que que são essas raias estreitas que estão aqui tá que que tá acontecendo que tá acontecendo é o seguinte você tá gerando raio-x de altíssima energia e aqui uma Lib dem o cobre tem os níveis de energia de sistema atômico então você pode estar provocando uma transição de raio-x nesse cara pega um elétron joga raio-x nesse eletrodo tá vindo

direto nele você joga um Eletro lá para cima quando esse Eletro vem para cá e em mente raio-x também emite onda eletromagnética né parecido como uma linha uma transição daquela que você observa uma Raia Luminosa só tem que essa Hi agora é de raio-x essas emissão aqui dessa jóias é que estão ligadas é a esses Picos aqui e isso aí pessoal foi muito utilizado por quem tem usou isso muito foi o move lei o módulo ele construiu tubos de Raios em diferentes materiais estudava essas linhas aqui aplicando quem a teoria de Bohr então a teoria

de Bohr pela do modelo atômico não é uma coisa só para o átomo de hidrogênio ela não é tão sólida mas ela ela pode descrever qualquer sistema atômico que se comporte como um átomo de hidrogênio Isto é o Eletro que tá fazendo a transição tá muito longe do núcleo e era esse caso aqui então morre Ele estudou essas linhas com a Alfa com aberta para diferentes elementos e fez a primeira organização significativa dos elementos na tabela periódica então Futuramente eu vou gravar um vídeo sobre Os experimentos de mobile usando o raio x Então pessoal só

para gente terminar então Observe o seguinte isso aqui é o espectro de difração do raio X é a mesma coisa que observei um radiação Luminosa só a faixa é diferente então o que que é aqui eu tenho um pontinho Que raio X que é devido aos elétrons tem velocidade diferente e aqui eu tenho aquelas transições atômica que elas dependem do material que é feito um dos eletrodos o eletrodo onde o elétron se choca e esse outro pico aqui é a segunda ordem de difração desse aqui só isso que é uma réplica desse cara vocês lembram

lá quando nós olhamos a difração dos Mercúrio nós vimos a primeira ordem e a segunda ordem vimos azul aqui e vimos azul em outro ângulo isso aqui é a mesma coisa então com esse experimento nós estamos comprovando que o raio x de fato e que ele realmente é uma onda eletromagnética então muito obrigado e até a próxima a E aí [Música]