Espalhamento Raman

1. Espalhamento Raman Caminho Óptico e Espectrômetros

2. Montagem experimental típica http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64

3. comp. de onda (em metros) curto longo tam. de um comp. de onda molécula de água célula vírus proteína bola de baseball bactéria campo de futebol casa nome comum da onda raios-x “duros” infravermelho ultravioleta ondas de rádio visível micro-ondas raios-x “moles” raios gama fontes rádio FM forno micro-ondas cavidade rf elementos radiativos radar lâmpadas máq. de raios-x ALS pessoas rádio AM freqüência (Hz) energia de um fóton (eV) alta baixa O espectro eletromagnético Não tem limites definidos e nem lacunas.

4. Componentes ópticos

5. Montagem experimental típica http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64

6. Refletividade: espelhos

7. Refletividade: espelhos

8. Montagem experimental típica http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64

9. Filtro espacial http://www.newport.com/Optics/Optical%20System/1/3512/product.aspx

10. Holographic Laser Bandpass Filters http://www.kosi.com/Holographic_Filters/laserbandpassfilters.php

11. Filtros: Absorção em materiais ópticos

12. Absorção em materiais ópticos

13. Filtros: Vidros coloridos Nestes filtros a absorção ocorre por dois processos: absorção iônica e espalhamento coloidal. Absorção iônica: óxido de níquel (púrpura), óxido de cobalto (azul), óxido de cromo (verde). Espalhamento coloidal: elementos inorgânicos ou sais formam micro-cristais no vidro, os quais espalham ou absorvem certos l.

14. Vidros coloridos

15. Filtros de densidade neutra

16. Interferência Luz solar (branca) composta (cores) Bolha de sabão Arco-íris = refração interferência

17. Interferência Þ superposição construtiva destrutiva Óptica ondulatória

18. Aplicações Filmes anti-reflexivo para lentes, espelhos dielétricos, filtros de interferência, etc

19. Interferência em filmes finos Cores interf. reflex. 2 interfaces Espessura aprox. comprim. de onda (l) Espessura > Þ coerência < (da fonte)

20. r2 refletido 1 n2 n1 n3 incidente r1 c q refletido 2 b a q i filme transmitido Claro ou escuro? L Se r1 e r2 em fase ac clara Se r1 e r2 fora de fase ac escura • Se q »0 dif. de caminho » 2L • 2L não basta! • DL em meio diferente do ar Þ dif. l • Reflexão pode Þ mudança fase

21. Mudanças de fase causadas por reflexão Refração fase não muda Reflexão fase pode mudar antes depois antes depois Caso da óptica: Reflexão mudança de fase Meio com n menor 0 Meio com n maior 0,5 l (ou p)

22. r2 n2 n1 n3 r1 c q b a q i Retomando a figura: não inverte inverte Supondo: n2 > n3 e n2 > n1 !!!!

23. Equações para a interferência em filmes finos • f causado por: • Reflexão 1 das ondas • Diferença de percurso • Propagação em meios com n diferentes Supondo: n2 > n3 e n2 > n1 !!!! Reflexão r1r2 0,5 l 0 Dist. percorrida 2L n dist. Percorrida n2

24. Equações para a interferência em filmes finos Þ Em fase: 2L=(número impar/2)(l/n2) fora: 2L=(número inteiro) (l/n2) Logo: (max-claro) (min-escuro) ATENÇÃO: Ainda supondo: n2 > n3 e n2 > n1 !!!! Caso contrário as equações podem ser invertidas.

25. Filtros de interferência

26. Filtros de interferência

27. Filtros de interferência

28. Montagem experimental típica http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64

29. Lentes: Aberração cromática

30. Lentes acromáticas Dubletos ® n diferentes

31. Aberração esférica

32. Lentes asféricas Curva corrigida

33. Montagem experimental típica http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64

34. Montagem experimental típica Holographic Notch and SuperNotch® Filters

35. Montagem experimental típica http://www.andor.com/learn/applications/?docid=64

36. Espectrômetro: esquema http://en.wikipedia.org/wiki/File:Spectrometer_schematic.gif

37. Espectrômetros: Tutorial http://www.horiba.com/us/en/scientific/products/optics-tutorial//?Ovly=1

38. Redes de difração Grande número de fendas (ranhuras) Rede de difração

39. 10 fendas 5 fendas

40. Redes de difração (máx. linhas) ordem m 0 1 1 2 2 Laser de He-Ne

41. Largura das linhas Capacidade de resolver Þ largura das linhas (meia-largura da linha em q)

42. Redes de difração: dispersão e resolução Dispersão (D): separação de l próximos (definição) E numa rede de difração?

43. Para a rede: Diferenciando: Para ângulos pequenos: Logo:

44. Resolução (R): largura de linha (definição) Para a rede: Lembrando que: Temos então: Ou:

45. Comparação entre dispersão e resolução Rede A intensidade 13,4 q(graus) Rede B intensidade l = 589 nm e m = 1 13,4 q(graus) Rede C intensidade 25,5 q(graus)

46. Abertura numérica N.A. = n sen q Descreve a capacidade de coletar luz. Quanto maior a N.A., maior fluxo de radiação é coletado

47. F/# F/# = 1/(2 n sen q) = 1/(2 N.A.) Quanto menor o F/# maior o fluxo de radiação coletado

48. Fastie-Ebert Configuration http://www.horiba.com/us/en/scientific/products/optics-tutorial/monochromators-spectrographs/

49. Czerny-Turner Configuration http://www.horiba.com/us/en/scientific/products/optics-tutorial/monochromators-spectrographs/

50. Choosing a Monochromator/Spectrograph • Select an instrument based on: • A system that will allow the largest entrance slit width for the bandpass required. • The highest dispersion. • The largest optics affordable. • Longest focal length affordable. • Highest groove density that will accommodate the spectral range. • Optics and coatings appropriate for specific spectral range. • Entrance optics which will optimize etendue. • If the instrument is to be used at a single wavelength in a non-scanning mode, then it must be possible to adjust the exit slit to match the size of the entrance slit image. • Remember: f/value is not always the controlling factor of throughput. For example, light may be collected from a source at f/1 and projected onto the entrance slit of an f/6 monochromator so that the entire image is contained within the slit. Then the system will operate on the basis of the photon collection in the f/l cone and not the f/6 cone of the monochromator. http://www.horiba.com/us/en/scientific/products/optics-tutorial/monochromators-spectrographs/