LO QUE SEA VERDAD Y TACHA LO QUE SEA FALSO

Transcripción

1 P5 Espectroscopía Versión 2 En la práctica 3 vimos que un material transparente se puede caracterizar por el índice de refracción n, y ahí aprendimos a calcularlo. Pero en realidad el índice de refracción cambia un poco según la longitud de onda de la luz, como podemos observar en la siguiente gráfica: Recordad que los únicos colores que de verdad existen son los del arco iris. E1. Observando la gráfica tacha lo que no procede Todos los demás colores son inventados por nuestro cerebro. Por ejemplo, el color blanco no existe, ese color es inventado por nuestro cerebro cuando le llega por igual una mezcla de todos los colores con igual intensidad. 1.COMPLETA y RESALTA LO QUE SEA VERDAD Y TACHA LO QUE SEA FALSO para el PRISMA El grupo elige el tipo de vidrio (cada grupo elige un tipo de vidrio) Para el color rojo, =. nm es, y n= es, por tanto el color rojo se desvía Para el color violeta, =. nm es, y n= es, por tanto el color violeta se desvía Gracias a que el prisma desvía cada color un ángulo distinto podemos separar la luz blanca de una bombilla en los colores que la componen. El espectrómetro tiene como misión medir el ángulo que se desvía cada color. Al colimador sólo pasa una estrecha franja de luz debido a la rendija regulable En la base se coloca el elemento que desviará cada color un ángulo diferente, usaremos primero un prisma y luego una rejilla de difracción (R). Finalmente con el ocular apuntaremos con el punto de mira a la luz que queremos analizar. Entonces miraremos en el goniómetro el ángulo desviado.

2 Espectro continuo.: Cualquier cuerpo, por tener una temperatura emite radiación electromagnética, en realidad. Estudiaremos esa radiación usando el modelo del cuerpo negro: Absorbe toda la radiación que le llega (de ahí el nombre de cuerpo negro) Emite radiación electromagnética de TODAS las longitudes de onda, eso sí, la intensidad para cada longitud de onda es diferente Lo podemos ver en el siguiente gráfico: : A temperaturas normales la radiación predominante es el infrarrojo. La intensidad visible es despreciable. Si la temperatura aumenta, entonces hay un poco de intensidad en la radiación visible, por eso el cuerpo se pone rojo. Casualmente a la temperatura de 6000 K, que es la temperatura exterior del sol de donde viene la radiación que nos llega, las intensidades máximas corresponden al visible. La rejilla de difracción, consiste en una multitud de rendijas muy pequeñas, tantas que en la rejilla que utilizamos pone: N = 600 lineas/mm. La rejilla, al igual que el prisma, desvía diferente cada color. La ecuación de la rejilla es: = a sen( ) : es la longitud de onda de la luz de ese color donde : es el ángulo que se desvía la luz del color correspondiente a. a: es el parámetro de la rejilla. Es la distancia en metros entre rayas consecutivas. N es, a es, se ve que son inversos; en nuestro caso, falta ajustar las unidades: 2.RESALTA LO QUE SEA VERDAD Y TACHA LO QUE SEA FALSO para la REJILLA Para el color rojo, es, y según la ecuación de la rejilla se desvía Para el color violeta, es, y según la ecuación de la rejilla se desvía Justifica tus respuestas examinando la ecuación de la rejilla y razonando con ella.

3 Parte práctica 1A: Observa la luz de una bombilla incandescente en el espectroscopio a través de un prisma. 3. Girando hacia la izquierda desde el centro, Qué luz aparece primero, la roja o la violeta? Concuerda lo que acabas de responder en la pregunta 3 con lo que respondiste en la pregunta 1 (sí/no, explica) 5. Apunta con la mirilla en la frontera entre el rojo y la oscuridad. Apunta aproximadamente el ángulo: R = º 6. Apunta con la mirilla en la frontera entre el violeta y la oscuridad. Apunta aproximadamente el ángulo: V = º 7. Dibuja aproximadamente, a escala entre los ángulos anteriores y en el orden correcto, el espectro que estás viendo. Parte práctica 1B: Observa la luz de una bombilla incandescente en el espectroscopio a través de un prisma. 8. Girando hacia la izquierda desde el centro, Qué luz aparece primero, la roja o la violeta? Concuerda lo que acabas de responder en la pregunta 8 con lo que respondiste en la pregunta 2 (sí/no, explica) 10. Apunta con la mirilla en la frontera entre el rojo y la oscuridad. Apunta aproximadamente el ángulo: R = º 11. Apunta con la mirilla en la frontera entre el violeta y la oscuridad. Apunta aproximadamente el ángulo: V = º 12. Dibuja aproximadamente, a escala entre los ángulos anteriores y en el orden correcto, el espectro que estás viendo 13. Explica las dos diferencias entre el espectro de la bombilla visto con el prisma y visto con la rejilla 14. Qué método crees que es más ventajoso para analizar espectros, con prisma o con rejilla y por qué?

4 Lámparas de descarga de gas Unos electrodos al calentarse emiten electrones. Los electrones chocan con los átomos de un gas y los excitan. Al excitarse los electrones del gas suben a una capa superior, de mayor energía Al poco, los electrones del átomo vuelven a su capa inferior, expulsando la energía que les sobra en forma de fotón Como sólo hay unos pocos saltos de energía, y la energía del foton es: sólo se emite luz de unas pocas frecuencias o longitudes de onda es decir, en este caso, EL ESPECTRO ES DISCRETO, sólo veremos unas pocas rayas de luz. Además, cada gas tiene un espectro distinto, es como la huella dactilar de ese gas. NOTA: El dibujo corresponde a una lámpara fluorescente, cuyo gas es el mercurio (Hg) Como los fotones que emite son del ultravioleta, se pone un polvillo de fósforo en la pared del tubo, que absorbe el ultravioleta y reemite con luz visible. En la práctica tenemos una lámpara de Helio (el profesor te contará la historia de por qué el Helio se llama así) La lámpara de Helio directamente emite luz visible, así que no necesita ese polvillo fosforescente. 15. Pasa, observa y disfruta, observando el bonito espectro del Helio 16. Ahora cada grupo ha de escoger una raya, cada grupo una de un color diferente Se sugiere escoger entre : la roja, la amarilla-naranja, la primera verde, la azul. 17. Una vez elegido un color, cada grupo buscará la raya de ese color y apuntará a ella con el visor. 18. Ahora toma foto del goniómetro. A partir de la foto, deduce y explica cómo hallas el ángulo =.. º. NOTA: Luego tienes una explicación de cómo medir de forma precisa el ángulo. 19. A partir del ángulo y con la ecuación de la rejilla halla la longitud de onda experimental de tu raya: exp = a sen( ) = m =. nm. 20. Toma una foto del póster con el espectro del Helio, y a partir de la foto halla: teo = nm 21. Halla el error en % y justifica si te parece razonable o no. Preguntas adicionales: 22. Sabiendo que el visible está entre los 400 nm del violeta y los 700 nm del rojo, calcula de forma exacta entre qué ángulos estará el espectro visible usando nuestra rejilla de N = 600 líneas/mm. 23. Analizando la ecuación de la rejilla, explica que ocurrirá a los ángulos si el número N de líneas/mm aumenta. 24. Puedo saber qué gas hay en una lámpara de descarga observando sólo su luz? SI/NO, explica. 25. Puedo saber si una lámpara es de incandescencia o de descarga sólo observando su luz? SI/NO/, explica

5 Ejemplo de medición con el goniómetro de precisión con nonio. 1º. Identificar qué representa cada rayita del goniómetro. Entre el 20 y el 30 hay una raya grande, como está en la mitad será el 25. Entre el 20 y el 25 hay 4 rayas medianas, y a su vez entre ellas hay otras más pequeñas. Por tanto las rayas medianas van de grado en grado, y las pequeñas representan medio grado. Por tanto la apreciación de la escala principal es de 0.5º. Quedaría así: = 25.5º 0.5º, o mejor = 25.5º + chin, siendo ese chin menor que 0.5º. Al igual que 1 hora = 60 minutos, y 0.5 horas = 30 minutos, 0.5º = 30 min Entonces la medida queda como: = 25º30 + chin, siendo ese chin menor que 30. (la tilde significa minutos). Cómo saber ese chin que nos falta con exactitud? Con el nonio. 2º. Fijarse dónde está el CERO del NONIO. Como está entre 25.5º y 26.0º La medida sería: 3º Mirar que rayita del nonio coincide exactamente con alguna rayita de la escala principal. Parece que es la raya del 11, por tanto, ese chin serán 11 Por tanto la medida, con una apreciación mucho mejor es: = 25º = 25º41 Forma de introducir la medida en la calculadora: