Técnicas de Espetroscopia
Código
11518
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Física
Créditos
3.0
Professor responsável
António Alberto Dias, Maria Luisa Dias de Carvalho de Sousa Leonardo
Horas semanais
2
Total de horas
28
Língua de ensino
Português
Objectivos
No final da UC os alunos terão desenvolvido um conhecimento específico e adquirido aptidões que lhes permitam:
- formar decisões independentes e justificadas sobre as técnicas de espectroscopia mais adequadas para investigar as propriedades fundamentais dum material e/ou resolver um problema/desafio tecnológico;
- realizar o processamento adequado dos dados adquiridos com vista a sua interpretação;
- interpretar resultados obtidos por técnicas de espectroscopia com base nos princípios básicos da Física Atómica e Física Molecular, a fim de identificar a origem das transições observadas e os níveis de energia envolvidos; interpretar a forma e a intensidade do sinal observado e de recolher informações relevantes para o problema/desafio em causa.
Durante a UC os alunos irão desenvolver ainda conhecimentos e aptidões transversais permitindo:
- Aprofundar dos conhecimentos adquiridos durante a formação básica;
- Desenvolver as capacidades de comunicação escrita e oral de uma forma concisa e coerente, assim como do trabalho em equipa;
- Desenvolver as capacidades de pesquisa e interpretação da literatura científica.
Pré-requisitos
É fortemente recomendado ter obtido aprovação prévia em Ótica, Física Atómica (e Física Molecular) e Mecânica Quântica.
Conteúdo
1. Introdução
Breve perspetiva histórica. Ligações à Ótica, Física Atómica (e Física Molecular) e Mecânica Quântica. Aplicações da espectroscopia moderna.
2. Interação entre a radiação eletromagnética e a matéria
Radiação eletromagnética. Interações fundamentais. Processos de absorção e emissão de radiação. Probabilidade e largura da transição. O operador dipolar elétrico. Ligação com os resultados experimentais.
3. Espetroscopia Atómica e Molecular
O átomo de hidrogénio. Átomos multi-eletrónicos e moléculas. Resultados mais importantes e notação espectroscópica.
4. Técnicas e equipamentos usados em espetroscopia
Fontes de radiação, detetores, monocromadores de dispersão e interferómetros, características dos componentes óticos (lentes, espelhos, janelas, colimadores, etc). Espectroscopia de reflexão, absorção e transmissão. A lei de Beer-Lambert. Aspetos experimentais que influenciam a largura e intensidade das bandas espectrais. Razão sinal/ruído e poder resolvente do equipamento. Manuseamento de componentes óticos.
5. Espetroscopia de Fluorescência de raios-X
Produção de raios-X. Fluorescência. Deteção. Equipamentos. Interpretação e quantificação dos espetros de raios-X. Aplicação prática.
6. Espetroscopia vibracional de Infravermelho e Ramam
Vibrações moleculares e regras de transição. Modos normais de vibração. Identificação de modos ativos. O efeito da anarmocidade no oscilador harmónico. Interpretação de espectros de infravermelho.
Dispersão de Raman. Tratamento clássico e interpretação quântica. O tensor da polarizibildade e suas propriedades de simetria. Regras de seleção. Polarização das transições de Raman. Aplicação prática.
7. Espetroscopia de fotoeletrões de ultravioleta
Fontes de radiação, analisador de energia, deteção e tratamento de sinal. Tipos de espetros. Ionização direta e autoionização. Absorção ressonante e decaimento. Fator de Franck Condon. Distribuição angular de fotoeletrões. Regras de seleção de dipolo elétrico. Aplicação prática.
Bibliografia
- Modern Spectroscopy 4th Ed. (Wiley), J.M. Hollas, 2004
- Atoms and Molecules, M. Weissbluth, Academic Press, 1978.
- Optical Spectroscopy: Methods and Instrumentations, Nikolai V. Tkachenko, Elsevier Science, 2006.
- Atomic and molecular spectroscopy: basic aspects and practical applications, S. Svanberg, Springer, 2004.
- Artigos científicos a especificar durante as aulas.
Método de ensino
Esta unidade curricular está organizada em duas horas de aulas teórico-práticas (TP) por semana. Estas aulas serão essencialmente expositivas envolvendo a utilização de meios audiovisuais, em que serão apresentadas as várias técnicas de espectroscopia, incluindo exemplos de aplicação, os quais serão complementados por discussão de problemas concretos. Os alunos são incentivados a um estudo empenhado dos assuntos abordados e espera-se que mantenham o contacto regular com os docentes fora do horário letivo.
No final do semestre, haverá uma aula de laboratório, na qual terão contacto direto com alguns dos equipamentos abordados ao longo das aulas.
Durante o semestre será valorizada a partição ativa nas aulas. A meio do semestre apresentarão um projeto individual sobre técnicas ou métodos espetroscópicos e no final do semestre terão uma avaliação em grupo tipo seminário, com apresentação oral seguida de questões. Os assuntos abordados no projeto e seminário, serão previamente combinados com os docentes, mas não poderão incidir sobre as mesmas técnicas espetroscópicas.
Método de avaliação
Artigo 1º – Modo de avaliação de conhecimentos
1. A avaliação em “Técnicas de Espetroscopia” é realizada em 3 momentos, espaçados ao longo do semestre: um relatório, um seminário e, um teste.
2. A avaliação consiste num método único para todos os alunos.
3. As classificações mencionadas nos Artigos seguintes são expressas na escala de 0 a 20 valores.
Artigo 2º – Frequência
1. A participação ativa em, pelo menos, 2/3 das aulas é obrigatória.
2. Não serão aceites justificações para eventuais ausências às aulas. Os alunos devem gerir a possibilidade de poderem não comparecer a 1/3 das aulas de forma a poderem utilizar essas faltas para eventuais compromissos ou situações imponderáveis, incluindo situações pontuais de doença.
Artigo 3º – Avaliação
1. A avaliação de conhecimentos é efetuada em 3 momento, distribuídos da seguinte forma:
• Trabalho laboratorial e relatório (R) em grupo (30%)
aula laboratorial com relatório a entregar na semana seguinte à sua realização (outubro)
• Seminário (S) preparado em grupo, com apresentação oral (30%)
Realização de trabalho, seguido de apresentação oral, sobre espectroscopia vibracional, espetroscopia de fotoelecrões de ultravioleta ou outra técnica, baseados num pool de até 10 artigos. A apresentação terá por base um trabalho escrito de até 10 páginas, entregue previamente (novembro)
• Teste (T) (40%)
No final do semestre haverá um teste de avaliação geral de conhecimentos (dezembro)
2. Os alunos que cumpram com o indicado no nº1 do Art.2º e obtenham uma classificação final (CF) CF = 0,3R + 0,3S + 0,4T igual ou superior a 10 valores obtêm aprovação nesta Unidade Curricular.
Artigo 4º – Trabalhadores Estudantes
1. Os alunos são considerados como detentores do estatuto de Trabalhador Estudante (TE) se constarem como tal na lista de alunos inscritos no CLIP.
2. Os alunos devem, assim que possível, comunicar o seu estatuto ao docente responsável da disciplina.
3. Os alunos detentores do estatuto TE que satisfaçam o nº 2 do Art. 3º obtêm aprovação na disciplina.
4. Os alunos detentores do estatuto de TE, tal como os restantes alunos, têm que realizar as provas de avaliação segundo o calendário previamente tornado público.
Artigo 5º – Conduta nas Salas de Aulas
1. Para que todos beneficiem da experiência de aprendizagem, é exigido aos alunos que respeitem as seguintes regras de conduta nas salas de aulas:
a) Pontualidade: Os alunos deverão estar presentes na sala à hora de começo da aula. Não serão consideradas para frequência as aulas em que o aluno chegue mais de 5 minutos atrasado;
b) Preparação das aulas e participação nas discussões: A participação ativa exige que os alunos preparem a matéria apresentada e discutida nas aulas, e que contribuam para as discussões;
c) Os telemóveis devem permanecer desligados e guardados até ao fim da aula. Os alunos que utilizem o telemóvel serão automaticamente convidados a sair da aula e essa aula será descontada no total de presenças;
d) A utilização de computadores portáteis e outros aparelhos eletrónicos nas salas de aulas está sujeita à aprovação dos docentes.
Artigo 6º – Outros
1. Os alunos quando contactarem os docentes através de mensagem eletrónica (email) devem indicar no “Assunto” a seguinte informação: “TE– Nome – Nº de aluno – Assunto”.
2. Não serão respondidas mensagens eletrónicas (emails) com perguntas cuja resposta conste nos Artigos anteriores ou na página da disciplina no CLIP.