El Espectro Electromagnetico2

8/17/2019 El Espectro Electromagnetico2

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Propiedades de la radiación electromagnética


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El espectro electromagnético abarca un intervaloEl espectro electromagnético abarca un intervaloenorme de longitudes de onda y de frecuenciasenorme de longitudes de onda y de frecuencias(energías).(energías).


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Propiedades de laPropiedades de laradiaciónradiación

electromagnéticaelectromagnética


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• El modelo corpuscular de la luz (según el

cual está constituida por fotones) y el

modelo ondulatorio (según el cual consiste

en la propagación del campo

electromagnético) son incompatibles en

física clásica.

• Pero en física cuántica ambos

comportamientos de la luz !ue parecían

contradictorios se pudieron integrar en un

modelo co"erente.


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• Esta integración impulsó el desarrollo de lafísica cuántica fue una "ipótesis planteada

por el físico francés de #e $roglie (%&'

%'&*) en su tesis doctoral de %'+.

http://es.wikipedia.org/wiki/De_Brogliehttp://es.wikipedia.org/wiki/De_Broglie


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• #ic"a "ipótesis atribuyó a toda partícula con

impulso p una onda asociada cuya longitudde onda es l , h/p (h es una constante

uni-ersal llamada constante de Planc ).

• (para una partícula de masa m y -elocidad v

p,m/v)

http://es.wikipedia.org/wiki/Max_Planckhttp://es.wikipedia.org/wiki/Max_Planck


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• 0a física cuántica generalizó la "ipótesis de

#e $roglie para considerar !ue toda entidad

física (las partículas y también los fotones)

tiene una naturaleza dual de tal forma !ue su

comportamiento global presenta dos aspectos

complementarios1 ondulatorio y corpuscular.

• #ependiendo del e2perimento predomina uno

de estos dos aspectos.


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Modelo corpuscular Modelo corpuscular

• 0os fotones las entidades de masa nula !ue

forman la luz tienen un comportamientocorpuscular por e3emplo cuando colisiona

con otros fotón o como ocurre en el efecto

fotoeléctrico con partículas (electrones

protones...).


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Modelo ondulatorioModelo ondulatorio

• 4n "az luminoso (un "az de fotones)

manifiesta un comportamiento ondulatorio

(onda electromagnética) cuando por

e3emplo se difracta se refle3a se refracta

se dispersa se polariza o produce

interferencias luminosas.


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Modelo ondulatorioModelo ondulatorio– 2 campos, eléctrico y magnético, en fase, con2 campos, eléctrico y magnético, en fase, con

oscilaciones sinusoidales en ngulo recto unooscilaciones sinusoidales en ngulo recto unorespecto al otro y respecto a propagación de larespecto al otro y respecto a propagación de laradiaciónradiación


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5enómenos ondulatorios

– !omponente magnética responsable!omponente magnética responsablede la absorción de ondas dede la absorción de ondas de

radiofrecuencia en espectroscopíaradiofrecuencia en espectroscopía"#$."#$.

– !omponente eléctrica responsable de!omponente eléctrica responsable defenómenos como transmisión,fenómenos como transmisión,re%e&ión y refracción.re%e&ión y refracción.


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5enómenos corpusculares

– Efecto fotoeléctricoEfecto fotoeléctrico– 'bsorción de la radiación'bsorción de la radiación


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Propiedades ondulatoriasPropiedades ondulatorias

/ Proceso por etapas en el -ue la radiaciónProceso por etapas en el -ue la radiacióninteract;a con tomos, iones o moléculas,interact;a con tomos, iones o moléculas,deformando transitoriamente sus nubesdeformando transitoriamente sus nubes

electrónicas (electrónicas ( polarización polarización). 3a energía). 3a energíaradiante no es absorbida, sólo se retieneradiante no es absorbida, sólo se retienemomenténeamente y luego se reemite sinmomenténeamente y luego se reemite sinalteración.alteración.

3a frecuencia no varía, pero la velocidad de la3a frecuencia no varía, pero la velocidad de lapropagación sí.propagación sí.i las partículas polari8adas son pe-ue


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0escripción matemtica de

una onda

/ 0onde y es el campo eléctrico, A es la amplitud o valor m&imo de

y , t es el tiempo, φ es el ngulo defase, ω=2πν

( )ϕ ω += t Asen y


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/ uperposición de ondas7 cuandodos o ms ondas atraviesan la

misma región del espacio, seproduce un despla8amiento igual ala suma de los despla8amientos

causados por las ondasindividuales.


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/ 1nterferencia constructiva m&ima7se da cuando la diferencia de fases

entre ondas (>? – >2) @ A grados,BCA grados o un m;ltiplo entero deBCA grados.

/ la onda resultante tendr unaintensidad m&ima cuando las dosondas estan totalmente en fase


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ig. FGC. uperposición de ondas sinusoidalespara formar una onda cuadradaH a) combinaciónde B ondasH


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/ 3a forma de onda cuadrada muy

utili8ada en electrónica puededescribirse por la siguiente ecuación

/ n toma valores de B, F, I, J, ??, ?B

y así sucesivamente.

++++= t n sennt sent sent sen A y πν πν πν πν %

...%67

%

89

%


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/ 9na onda compleKa puededescomponerse en sus

componentes simples por mediode una operación matemticallamada transformada de ourier

P'"L#E"*P'"L#E"*


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P'"L#E"*P'"L#E"**$093'*"1**$093'*"1*

Amplitud (A): Amplitud (A): longitud vector eléctrico en el m&imo de ondalongitud vector eléctrico en el m&imo de onda

Período (p):Período (p): tiempo en segundos necesario para el pasotiempo en segundos necesario para el pasosucesivo de m&imos o mínimos por un punto MKo en elsucesivo de m&imos o mínimos por un punto MKo en elespacio.espacio.

recuenciarecuencia (υ): (υ): n;mero de oscilaciones del campo por segundo.n;mero de oscilaciones del campo por segundo.

υ υ = !"p= !"p

#on$itud de onda ( #on$itud de onda ( λ λ ): ): distancia lineal entre dos puntosdistancia lineal entre dos puntose-uivalentes de ondas sucesivas (m&imos o mínimose-uivalentes de ondas sucesivas (m&imos o mínimossucesivos).sucesivos).


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%elocidad de propa$ación ( %elocidad de propa$ación ( υ υ ii ) (m"se$): ) (m"se$):multiplicación de la frecuencia, en ciclos pormultiplicación de la frecuencia, en ciclos porsegundo, por la longitud de onda, en metrossegundo, por la longitud de onda, en metros

por ciclo.por ciclo.υυ ii @@ υ λ υ λ ii

&'mero de onda ( &'mero de onda ( υ υ ) (cm ) (cm(!(! ): ): inverso de lainverso de la

longitud de onda.longitud de onda.υ = κ υ υ = κ υ

0onde N es la constante de0onde N es la constante deproporcionalidad, depende del medio y esproporcionalidad, depende del medio y es

igual al inverso de la velocidad.igual al inverso de la velocidad.

Potencia (P): es la ener$ía del az *ue lle$a aPotencia (P): es la ener$ía del az *ue lle$a auna super+cie dada por se$undo,una super+cie dada por se$undo,


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-- Aun*ue estrictamente no es correcto. la potencia e Aun*ue estrictamente no es correcto. la potencia eintensidad se usan a menudo como sinónimos/ intensidad se usan a menudo como sinónimos/

--#a 0recuencia de un az esta determinada por la 0uente y#a 0recuencia de un az esta determinada por la 0uente y permanece in1ariale/ permanece in1ariale/

--#a 1elocidad de la radiación y lon$itud de onda dependen#a 1elocidad de la radiación y lon$itud de onda dependende o 1arían con el medio/ de o 1arían con el medio/

#a 1elocidad de la radiación alcanza su 1alor m34imo en el#a 1elocidad de la radiación alcanza su 1alor m34imo en el1acío. donde es independiente de la lon$itud de onda y se1acío. donde es independiente de la lon$itud de onda y seindica por una (c),indica por una (c),

c =c = υ λυ λ = 5 4 !6= 5 4 !677 m"se$ = 5 4 !6 m"se$ = 5 4 !6!6!6 cm"se$cm"se$


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--#a propa$ación de la radiación#a propa$ación de la radiacióndisminuye por interacción entre el campodisminuye por interacción entre el campoelectroma$n8tico y los electroneselectroma$n8tico y los electrones

enlazantes de la materiaenlazantes de la materia si la 0recuencia no 1aría. lasi la 0recuencia no 1aría. lalon$itud de ondalon$itud de onda disminuyedisminuye cuando lacuando laradiación pasa del 1acío a otro medio,/ radiación pasa del 1acío a otro medio,/


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Propiedades mecnicoG

cunticas/ 3a radiación se trata como un %uKo departículas discretas denominadas

0otones o cuantos en ve8 deconsiderarla como ondas

/ El modelo corpuscular fue propuesto apartir del descubrimiento del efectofotoeléctrico (siglo 1::).


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El efecto fotoeléctrico


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)()( enlaceón fotoelectr E h E −= ν

ω ν += heV o

3a energía del fotón incidente es igual a laenergía del fotoelectrón e&pulsado menos laenergía necesaria para e&traer al fotoelectrónde la superMcie -ue se irradia.


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/ 9n espectroest in%uido porvariables comola compleKidad ,

el estado físico,y el entorno delas especies

absorbentes.


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'bsorción molecular

/ Produce espectros ms compleKos-ue los atómicos por-ue el n;mero

de estados de energía es muc=omayor.

Etotal @ Eelectrónica O Evibracional OErotacional


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/ 9n espectroest in%uido porvariables comola compleKidad ,

el estado físico,y el entorno delas especies

absorbentes.


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( )oii E e

h

−= :%

ν ( )oii ee

h

−= %ν i=1, 2, 3,…,n i=1, 2, 3,…,m

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