Porque as cores vistas através de um espectroscópio aparecem em forma de linha?

É intrigante como percebemos o mundo a nossa volta, como enxergamos os objetos, as pessoas, as cores e a natureza em geral através dos nossos olhos, que são os órgãos responsáveis por captar a luz proveniente dos objetos. Você já se perguntou como conseguimos diferenciar as cores dos objetos? Essa resposta depende de muitas variáveis, por isso, vamos analisar inicialmente de que forma a luz é emitida pelos objetos.

O que é a cor?

Entre os vários fenômenos relacionados com a luz, podemos dizer que a refração e a reflexão difusa da luz são os grandes responsáveis pela nossa percepção visual dos objetos.

Sabemos que a luz branca proveniente do Sol ou de uma lâmpada é uma onda eletromagnética composta por diversas outras ondas eletromagnéticas, que se diferenciam por seu comprimento de onda, mas que se assemelham pela sua velocidade de propagação no vácuo. Assim, cada cor é uma onda eletromagnética.

Isaac Newton (1642 – 1727) fez uma experiência na qual fazia um feixe de luz branca atravessar um prisma de vidro. Ao atravessar esse prisma, essa luz era refratada, ou seja, sofria desvios e era decomposta, de forma que se podia observar sete cores: vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. A esse conjunto de cores separadas, dá-se o nome de espectro da luz visível, pois, ao atravessar um prisma invertido, as cores juntam-se novamente, resultando na luz branca visível.

Isaac Newton realizando experimentos com a luz

Veja o espectro eletromagnético abaixo e note que a faixa da luz visível é bem pequena, portanto, a maior parte das radiações não são visíveis ao olho humano.

Note que no espectro eletromagnético a faixa da luz visível é bem pequena

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Como percebemos as diferentes cores?

Como a luz branca é uma composição de todas as outras cores, quando iluminamos um objeto com ela e o enxergamos, por exemplo, da cor azul, é porque esse objeto refletiu difusamente a luz de cor azul e absorveu todas as outras luzes. De outra forma, se enxergamos esse objeto como branco, é porque ele refletiu difusamente todas as cores. Se for visto da cor negra, é porque o objeto absorveu todas as cores que incidiram sobre ele.

Além disso, podemos ver somente objetos que emitem luz, que são chamados de fontes primárias de luz, ou os objetos que refletem a luz que recebem. A esses últimos chamamos de fontes secundárias. A luz vinda das fontes secundárias chega aos nossos olhos, passa pela córnea e chega até a lente, que é o cristalino. Essa lente é delgada e convergente e pode deformar-se, tornando-se mais ou menos convergente, pois está ligada aos músculos ciliares que se contraem. A imagem é formada invertida na retina e, por meio do nervo óptico, é encaminhada até o centro da visão, no cérebro, onde é interpretada.

Os receptores visuais de nossos olhos são os cones e os bastonetes. Os cones são responsáveis pela visão colorida (o olho possui cerca de 7 milhões de cones); e os bastonetes são responsáveis pela visão noturna, uma vez que não são sensibilizados pelas variações de cor e, por isso, contribuem muito para a adaptação visual.

Curiosidade

A falta de vitamina A no organismo prejudica a atuação dos bastonetes. Isso ocorre porque a sensibilização deles ocorre pela regeneração de uma substância chamada rodopsina. Quando a claridade aumenta muito, a rodopsina desaparece e, ao escurecer, essa substância regenera. Se existe deficiência de vitamina A, a regeneração da rodopsina ficará prejudicada, e o indivíduo acaba desenvolvendo uma doença chamada de cegueira noturna.

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luminosas das estrelas, os chamados espectros emitidos 
CADERNO DO PROFESSOR42
por estrelas como o Sol. Um desses instrumentos é chamado de espectroscópio, que é destinado 
a estudar os diferentes espectros das emissões luminosas.
1. Então, vamos construir um espectroscópio?
Materiais:
• fita isolante,
• CD,
• papel color set,
• cola e régua,
• estilete e tesoura,
• tubo de papelão (pode ser um tubo de papel higiênico).
1. Corte o tubo de papelão com aproximadamente 8 cm de comprimento.
2. Utilizando o papel color set, faça duas tampas com abas para o cilindro, como na figura. Em uma 
delas, use um estilete para recortar uma fenda fina (mais ou menos 2 cm × 1 mm). Na outra tampa, 
faça uma abertura no centro (mais ou menos 1 cm × 1 cm).
3. Retire a película refletora do CD usando fita adesiva (grude-a na superfície e puxe-a). Se necessário, 
faça um pequeno corte com a tesoura no CD para facilitar o início da remoção.
4. Depois de retirar a película, recorte um pedaço quadrado do CD (mais ou menos 2 cm × 2 cm, 
utilize preferencialmente as bordas).
Veja a figura.
Imagem 4 − Materiais para construção de um Espectroscópio. Elaborado para o material
5. Cole as tampas no cilindro, deixando a fenda alinhada com a abertura. Fixe o pedaço recortado 
do CD na tampa com a abertura quadrada (com a orientação das linhas paralelas), usando a fita 
isolante apenas nas bordas.
Para evitar que a luz penetre no interior do tubo, por eventuais frestas, utilize fita isolante para vedar 
os pontos de união entre o cilindro e as tampas.
FíSICA 43
Utilizando o seu espectroscópio, observe diferentes fontes de luz, como a luz solar, luz de uma 
lâmpada de filamento, luz de uma lâmpada fluorescente, luz da chama de uma vela etc. Preencha 
a tabela com as informações sobre o espectro observado em cada fonte luminosa, comparando as 
cores e verificando se as mesmas aparecem de forma igual, uma ao lado da outra sem interrupções, 
característica do espectro contínuo, ou se aparecem em destaque ficando com uma faixa escura entre 
elas, característica do espectro discreto.
Fonte de Luz 
Cores que destacam
Espectro
Junto (contínuo) Separado (discreto)
Preenchimento a critério do aluno de acordo com as observações.
Professor: os alunos devem ser bem orientados para que a observação seja cuidadosa. É melhor 
escolher lugares escuros para que eles vejam realmente o espectro da lâmpada, e não da luz am-
biente. Também é conveniente apresentar-lhes detalhadamente as noções de espectro contínuo e 
discreto, pois esses conceitos não são triviais para os alunos. Uma representação simples, com giz 
e lousa, em geral é suficiente para esclarecer essas noções. Recomende aos estudantes que façam 
muitas observações, pois assim terão mais elementos para generalizar o aprendizado. Eles podem, 
por exemplo, sair da sala de aula (caso não haja algum impedimento normativo da escola) para 
procurar outros tipos de lâmpada. É interessante comparar a lâmpada incandescente (de filamento) 
com a fluorescente: a primeira emite um espectro contínuo, porque sua radiação é emitida pela 
vibração interna de seu corpo, que está em alta temperatura (radiação de corpo negro), enquanto 
a segunda emite linhas discretas do espectro luminoso dos cristais de fósforo na superfície interna 
da lâmpada. 
Use uma lâmpada de vapor de sódio (amarelada) ou mercúrio (branca levemente azulada), que 
apresentam linhas espectrais mais marcantes. Essas lâmpadas podem ser compradas em lojas 
especializadas ou vistas em postes de iluminação urbana e são interessantes por emitirem um es-
pectro discreto, bem característico desses elementos químicos.
a) Explique o que é um espectro.
Chama-se espectro a faixa de comprimentos de onda, isto é, o conjunto de ondas emitidas 
por determinado objeto. A luz visível, por exemplo, possui um espectro que vai do vermelho 
(656.10^(-9) m) ao violeta (410.10^(-9) m).
b) Qual é a grande aplicabilidade dos espectros para identificação dos materiais?
Com o uso dos espectros, é possível saber precisamente a composição de um corpo por 
meio da análise de sua luz, sem precisar analisá-lo diretamente. Com isso, é possível estudar 
a composição de objetos distantes e “inacessíveis”, como o Sol.
2. Espectro de Emissão e Absorção
Você deve ter notado que ao observar, com um espectroscópio, a luz branca de uma fonte 
incandescente, vemos um espectro contínuo, formando um arco-íris, não é mesmo? Mas, se for 
colocado um gás entre a fonte luminosa e o espectroscópio, analisando cuidadosamente, poderá 
perceber que o espectro não é contínuo. Trata-se de um espectro de absorção, onde existem 
linhas escuras, vista com um fundo colorido, essas linhas são de absorção.
Agora, em vez de usar o seu espectroscópio em uma lâmpada, e se fosse usá-lo para ver um 
tubo de gás – como por exemplo o hidrogênio? Bom, primeiramente seria necessário aquecer 
CADERNO DO PROFESSOR44
o hidrogênio a temperaturas muito altas, ou dar aos átomos de energia de hidrogênio fazendo 
passar uma corrente elétrica pelo tubo. Isso faria com que o gás brilhasse - emitisse radiação. 
Como na imagem abaixo:
 
Imagem 5 - Espectro de absorção do gás hidrogênio. Elaborado para o material
Se olharmos para o espectro de luz emitido pelo gás hidrogênio com nosso espectroscópio, em vez 
de ver um continuum de cores, veríamos apenas algumas linhas brilhantes. Essas linhas brilhantes, 
são chamadas de linhas de emissão.
Após utilizar seu espectroscópio e ler o texto acima, faça uma roda de conversa com seus(suas) 
colegas para discutirem e responderem as seguintes questões:
a) Por que as cores vistas através de um espectroscópio aparecem em forma de linhas?
Professor, é interessante retomar com os estudantes o que foi trabalhado na Situação de 
Aprendizagem 1 deste volume. Aborde com eles que Isaac Newton demonstrou que a luz 
branca, como a luz do Sol, ao passar por um prisma se decompõe em luz de diferentes cores, 
formando um espectro como um arco-íris.
Mais tarde, em 1802, William Hyde Wollaston, ao repetir o experimento de Newton, descobriu 
que, quando a luz do Sol passa por uma fenda antes de passar pelo prisma, produz uma série 
de linhas escuras (ao lado) em algumas partes do espectro colorido. Hoje sabemos que essas 
linhas escuras são as imagens da própria fenda vistas em diversos comprimentos de onda, 
mas na ocasião foram interpretadas pelo próprio Wollaston como sendo os limites entre as 
cores vistas no espectro.
O tempo passou e até o ano de 1820 um fabricante de instrumentos óticos chamado Joseph 
von Fraunhofer já havia observado mais de 570 linhas escuras em diversas regiões do espec-
tro colorido. Para 324 linhas observadas, Fraunhofer deu um nome representado por letra. 
Para as mais fortes e contrastadas utilizou letras maiúsculas A, B, C e para as mais fracas uti-
lizou letras minúsculas. A primeira linha, "A", representava o vermelho. As linhas foram então 
batizadas de "linhas de Fraunhofer".
Para complementar a sua discussão, sugerimos a leitura do texto: “Conhecimento: construa 
um espectroscópio caseiro com caixa de papelão!”. Disponível em: https://www.apolo11.
com/espectro.php. Acesso em 24 mar. 2021.
Indicamos também a leitura do texto: “Espectros de emissão e absorção”, disponível em: 
http://demonstracoes.fisica.ufmg.br/artigos/ver/108/19.-Espectros-de-emissao-e-
absorcao#:~:text=Espectro%20de%20emiss%C3%A3o%20do%20%C3%A1tomo%20
de%20hidrog%C3%AAnio.,podem%20ser%20absorvidos%20pelo%20%C3%A1tomo. 
Acesso em 24 mar. 2021.
b) O físico Gustav Robert Kirchhoff, em suas observações, criou algumas “leis” empíricas muito 
úteis no tratamento de espectros. Observe as imagens abaixo, discuta com seus colegas e 
procure explicar o que ocorre em cada caso. 
FíSICA 45
Imagem 6 - Elaborado para o material
Professor, oriente os estudantes para analisarem a imagem e descrever o que estão observando. 
Na imagem I, temos um espectro contínuo, um corpo opaco muito quente (solido, líquido ou gaso-
so) emite um espectro contínuo.

Porque as cores vistas através de um espectroscópio aparecem em forma de linhas?

Porque em um espectro podem aparecer diversas linhas de diferentes comprimentos de onda?

O que e e como funciona um espectroscópio?

O que são espectros de emissão em que os espectros de linha diferem dos espectros contínuos?