Exp con esprectroscopios

A y B: Absorción del oxígeno por nuestra atmósfera.

C: Oxígeno solar.

D: Marcas del sodio, muy próximas.

E: Hierro.

F: Hidrógeno.

G: Hierro y al grupo del calcio.

H: Calcio solar.

PASEO POR LA CIENCIA 2012

Asociación Profesorado de Córdoba por la Cultura Científica

LA DESCOMPOSICION DE LA LUZ

ALUMNADO: Curso 4º B

INTRODUCCIÓN

Los seres humanos (y algunos animales) apreciamos una amplia gama de colores que, por lo general,

se deben a la mezcla de radiaciones (luces) de diferentes longitudes de onda. El color de la luz con una

única longitud de onda o una banda estrecha de ellas se conoce como color puro. Al hacer pasar la luz

blanca por un prisma de cristal, las distintas longitudes de onda que componen el haz de luz viajan

dentro de él a diferente velocidad y se desvían (se refractan) de manera diferente al entrar y al salir

(doble refracción al cambiar de medio) dando como resultado un haz desviado de la dirección inicial y

con sus componentes separados. Este fenómeno se denomina dispersión de la luz. Así surge el

espectro solar. Las radiaciones visibles están comprendidas entre las siguientes longitudes de onda:

desde 350 nm para el color violeta, hasta 750 nm para el rojo. Las gotas de agua suspendidas en la

atmósfera también descomponen la luz y forman así el arco iris. Fuente: www.teleformacion.edu

MATERIALES EMPLEADOS

Prisma, foco, alimentador 12 V, banco óptico, soportes, diapositiva tres colores y disco graduado.

METODOLOGÍA

RESULTADOS Y EXPLICACIÓN

El color que más se desvía al atravesar el vidrio es el violeta y el que menos, el rojo. Todos los colores

se propagan a la misma velocidad en el vacío. Pero en el prisma, las luces monocromáticas de la luz

blanca se propagan a diferentes velocidades. Como la luz roja tiene una longitud de onda más larga, se

propaga a más velocidad, y por eso se desvía menos dentro del prisma (su refracción es menor);

mientras que la luz violeta, con menor longitud de onda, lleva menos velocidad dentro del prisma y se

desvía más, es decir, su refracción es mayor. Esta experiencia se completa con la del análisis de la luz

con un espectroscopio y la observación del espectro solar mediante espectroscopio casero.

ífica

Realiza el montaje de la figura, poniendo los

diferentes elementos sobre el banco óptico a

las distancias recomendadas. Gira el prisma

óptico hasta que aparezca la luz descompuesta

en los 7 colores básicos del arco iris: rojo,

naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta.

Puedes interponer una diapositiva con bandas

de colores para ver las luces monocromáticas.

Newton sabía muy poco sobre la

naturaleza de la luz, no sabía que era una

onda y menos aún que era una onda

electromagnética. Creía que estaba

formada por corpúsculos, pero consiguió

descomponerla en sus colores espectrales.

Hoy sabemos que la luz es a la vez

partícula y onda.



ANÁLISIS DE LA LUZ MEDIANTE UN ESPECTROSCOPIO


INTRODUCCIÓN

La emisión de luz por un elemento químico se produce cuando un electrón excitado, situado en una

órbita superior, pasa a otra más baja, emitiendo un fotón (partícula de luz). Como los electrones pueden

proceder de diferentes órbitas, los distintos elementos emiten diferentes fotones con distintas

longitudes de onda, en forma de colores. Debido a esto, las luces de neón son anaranjado/ rojizas y las

de sodio son amarillas. Los colores que emite un átomo constituyen su espectro de emisión y es una

especie de “huella dactilar atómica”, ya que no existen dos elementos que tengan de manera exacta

idénticas órbitas. Este hecho constituye los cimientos del campo de la ciencia que se conoce como

Espectroscopia. El que un átomo pueda emitir un conjunto de colores y absorberlos (dando en este

caso bandas negras) nos posibilita reconocer la presencia de ese átomo en pequeñas muestras de

material. Se denomina espectroscopio al instrumento que produce el espectro. Contiene un prisma que

es el encargado de descomponer la luz que emite el elemento. La Espectroscopia es de gran ayuda en

el campo de la Astronomía, para conocer los elementos químicos estelares. También se utiliza en los

análisis clínicos. Nosotros vamos a trabajar con un sencillo espectroscopio de mano, que posee una

rejilla y un prisma, para descomponer la luz, así como una escala graduada que va desde los 400 a los

700 nm. Cualquier material puede emitir luz cuando su temperatura es lo suficientemente alta.

También puede conseguirse cuando pasa la corriente eléctrica, como ocurre con el filamento de una

lámpara. Los gases que contienen las lámparas se calientan y emiten luz. Con el espectroscopio

podemos averiguar cuáles son. Este es el fundamento de nuestra experiencia.

Se representan los espectros de emisión (izda) y de absorción (dcha) del Neón. Como vemos, son

complementarios: El Neón absorbe todos los colores, excepto aquellos que emite, por eso se observan

bandas negras en la imagen de la derecha y los tres colores que faltan, a la izquierda.


Espectroscopio y lámparas variadas: incandescente, fluorescente (CFL), led verde, NE-2, etc.

METODOLOGÍA


Luz solar: El espectro parece continuo, aunque tiene bandas negras que corresponden a los gases de la

corona y de nuestra atmósfera, que absorben estos colores. Luz fluorescente de mercurio (CFL): Se

observan las bandas correspondientes a este elemento (405, 437, 546, 578 nm). Luz led verde: Se

observa una mayor intensidad de los colores verdes. Luz de la lámpara NE-2: Se observan las bandas

rojas del Neón. Luz bombilla incandescente: Espectro continuo, por la elevada Temperatura.

ífica

Miramos la luz solar reflejada en un papel blanco a través del espectroscopio y

observamos su espectro. Montamos las lámparas en un soporte dentro de una

caja y las miramos, observando sus espectros. Tratamos de asignar una longitud

de onda a las bandas más brillantes, mediante la escala graduada de la derecha.

Podemos pintar los colores en una rejilla en papel blanco. Comparamos nuestras

observaciones (o el dibujo realizado) con la fotocopia y averiguamos el

elemento químico que contiene esta lámpara.



ANÁLISIS DE LA LUZ SOLAR MEDIANTE UN

ESPECTROSCOPIO CASERO


INTRODUCCIÓN

Los colores que emite un átomo constituyen su espectro de emisión y es una especie de “huella dactilar

atómica”, ya que no existen dos elementos que tengan de manera exacta idénticas órbitas. Este hecho constituye

los cimientos del campo de la ciencia que se conoce como Espectroscopia. El que un átomo pueda emitir un

conjunto de colores y, en su caso, absorberlos (dando, en este caso, las típicas bandas negras de absorción) nos

posibilita reconocer la presencia de ese átomo en pequeñas muestras de material. Se denomina espectroscopio

al instrumento que produce un espectro. Contiene un prisma que es el encargado de descomponer la luz que

emite el elemento químico. La Espectroscopia es de gran ayuda en el campo de la astronomía, para conocer los

elementos químicos estelares. Nosotros vamos a trabajar con un sencillo espectroscopio de mano, fabricado con

una pequeña caja de cartón y un trozo de CD (*). Todos los cuerpos calientes emiten energía en forma de

radiación electromagnética. Mientras más alta sea su temperatura, mayor será la energía emitida y mayor la

porción del espectro que podemos ver. Si el cuerpo pasa la temperatura de incandescencia, emite un espectro

continuo (todo el arco iris), sin saltos. Pero, ¿porqué un cuerpo como el Sol, que se encuentra a altas presiones y

temperaturas, no muestra un espectro continuo, sino que presenta bandas negras muy finas, a diferencia, por

ejemplo, del espectro de una bombilla incandescente? Pues porque nuestra estrella está rodeada de una

atmósfera de gases más fríos (conocida como corona solar) que envuelve la parte visible del Sol (conocida

como fotosfera). Esta corona absorbe parte de la luz emitida, provocando estas finas bandas negras. También

influye el hecho de que la luz solar tiene que atravesar los gases de nuestra atmósfera, que también originan

algunas de estas bandas.

(*) Un CD se comporta de forma similar a centenares de millones de pequeños prismas, descomponiendo la luz

en toda la gama de colores. Esto es debido a los surcos que contiene el CD, separados por una distancia del

orden de la longitud de onda de la luz. Debido a esta separación, la luz reflejada en dos surcos consecutivos

interfiere entre sí dando lugar al espectro que observamos. http://eureka.ya.com/astronomia76/ta4.html


Espectroscopio casero, folio en blanco y fotografía con espectro solar.

METODOLOGÍA

Miramos la luz solar reflejada en un papel blanco a través del espectroscopio y observamos su espectro.

Comparamos el espectro observado con esta fotografía, para deducir lo elementos gaseosos que absorben los

colores y producen las bandas negras, también conocidas como bandas de Fraunhofer.


Se observan las siguientes marcas o bandas: A y B: Absorción del oxígeno por nuestra atmósfera. C: Oxígeno

solar. D: Marcas del sodio, muy próximas. E: Hierro. F: Hidrógeno, G: Hierro y al grupo del calcio. H: Calcio

solar. Con otros espectroscopios se observan muchas más.

ífica

La emisión de luz por un elemento químico

se produce cuando un electrón excitado,

situado en una órbita superior, pasa a otra

más baja, emitiendo un fotón (una partícula

de luz). Como los electrones pueden

proceder de diferentes órbitas atómicas, los

distintos elementos emiten diferentes

fotones con distintas longitudes de onda, en

forma de colores.

Espectro de diferentes elementos: De menor longitud de onda (violeta) a mayor (rojo)

Mercurio

Neón

Sodio

Hidrógeno

Calcio

Oxígeno

Nitrógeno

Helio

Espectros de algunas lámparas de uso corriente y de la luz solar:

Bombilla incandescente

Bombilla halógena (filamento incandescente a alta temperatura que emite espectro continuo.

Tubo o bombilla fluorescente. Las bandas más brillantes corresponden a los vapores de mercurio calentados por la corriente eléctrica.

Espectro solar: Las rayas negras corresponden a los gases fríos que absorben luz en la atmósfera del sol (corona) y nuestra atmósfera. No mires al Sol directamente, sino a una hoja de papel blanca.

Espectro de una pantalla de ordenador. La banda oscura corresponde a la absorción del fósforo que recubre la pantalla.

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