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Espectroscopio de prisma

By Beverly Mcdonald,2014-05-29 21:56
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Espectroscopio de prisma

    Espectroscopio de prisma

Introducción.-

     Newton descubrió que la luz solar ( blanca ) al atravesar un prisma , se descompone en una gama de colores similar a la de un arco iris. Posteriores estudios e investigaciones han establecido que el color está asociado a la longitud

    de onda y a la frecuencia de la onda luminosa ( ver tabla inferior ).

     Color Color Longitud de onda (nm) Longitud de onda (nm)

     menos de 400 ultravioleta (no visible) 570 - 590 amarillo

     400 - 450 violeta 590 - 610 naranja

     450 - 500 azul 610 - 700 rojo

     500 - 570 verde mas de 700 infrarrojo (no visible)

     También se ha determinado que la materia condensada incandescente, por ejemplo, el filamento de una ampolleta, emite luz que contiene todas las longitudes de onda del espectro visible, de modo que al hacer pasar esta luz por un prisma, se obtiene un espectro continuo. Por otro lado, los gases incandescentes emiten luz que contiene solo algunas longitudes de onda, y su espectro es discontinuo o discreto. ( esto se debe a que los electrones en los átomos o moléculas de un gas, solo pueden ocupar determinados niveles de energía; la luz se origina en las transiciones entre los niveles de energía, con la emisión de un fotón ).

     Cada elemento químico posee un espectro de emisión que le es característico, con líneas e intensidades de colores invariables, que permiten identificarlo.

Breve descripción de un espectroscopio.-

     En referencia al diagrama inferior :

    - A es el colimador y consiste en una rendija vertical de abertura variable posicionada en el foco de un lente

     convergente. Su función es dejar pasar una cantidad adecuada de la luz a estudiar.

- P es un prisma de alta calidad. Su finalidad es descomponer la luz que lo atraviesa.

    - B es un ocular-telescopio formado por dos lentes convergentes que permite observar la imagen de la ranura;

     su montaje es rotatorio independiente de otros componentes y tiene asociado un Vernier circular.

     P

    BA

     Luz incidente Observador

Objetivos.-

     Usar y familiarizarse con un espectroscopio. Curva de calibración. Estudio de algunos espectros típicos. En

    particular, determinar la longitud de onda de una lámpara gaseosa.

Procedimiento.-

     El instrumento entrega la desviación en grados de cada color en que la luz se descompone al pasar por

    el prisma, respecto de la dirección de la luz incidente. Por lo anterior, es necesario calibrar el instrumento, lo que se logra

    al construir el siguiente gráfico :

     longitud de onda en función de la desviación d , esto es : = f ( d ). .

     Dado que el instrumento tampoco entrega directamente longitudes de onda, en primer lugar hay que registrar y tabular las desviaciones correspondientes a cada franja de color de un espectro determinado.

     Completado el registro anterior, se debe buscar en tablas estándares, la asociación entre color y longitud de onda para el gas u otro elemento químico que se esté estudiando. .

     La tabla a llenar , es:

     TABLA 1.- CALIBRACION

     Longitud de onda Desviación

     d

     Color Observaciones ; nm ; º

     ........ ........

     ......... ............... .............

     ......... ............... .............

    .

    Nota.- En manuales y textos hay tablas para hacer la correspondencia entre color y longitud de onda para el Hg y otros elementos químicos. .

    Pasos experimentales.-

     En primer lugar, para calibrar se usará una lámpara comercial de Hg, ya que su espectro es bastante completo. Encenderla y luego realizar lo siguientes pasos : .

    1) Montar el prisma en la plataforma correspondiente; desplazar el telescopio hasta encontrar la imagen de las

     franjas de colores. Note que el telescopio tiene un retículo en el ocular.

    2) Efectuar los ajustes ópticos de modo que se logre una imagen muy nítida de las franjas. Incluso puede ajustar

     el ancho de la rendija que tiene el colimador, para optimizar la imagen.

    3) Situar el retículo en el centro de la primera franja ( puede comenzar por la izquierda o por la derecha ). 4) Leer en el Vernier la posición angular de la franja elegida. Anotar color y ángulo en la tabla. 5) Repetir pasos 3 y 4 para cada una de las franjas. .

     Ahora reemplazar la lámpara de Hg por una cuyo estudio se debe realizar. Puede ser una lámpara de

     Na, He, Cd, Ne, H, etc. ( el profesor auxiliar la asignará ). .

    a) Confeccionar una tabla ( tabla 2 ), similar a la anterior para el gas cuyo espectro se estudiará. b) Realizar pasos 2 a 5 . .

    Trabajo con los datos .-

     Para tabla 1:

    i) con apoyo de tabla estándar, hacer la asociación color - longitud de onda. Llenar la columna de tabla 1.

    ii) confeccionar el gráfico = f ( d ).

     Al unir los puntos con una curva , se tiene la curva de calibración que establece la correspondencia entre la longitud de onda y la posición angular d para cualquier elemento.

     Para tabla 2:

    A) completar la columna , en base SOLO A SU CURVA DE CALIBRACION ( interpolando si es preciso )

    B) comparar esta columna de , con las longitudes de onda dadas en una tabla estándar, para su elemento. .

     Comentar, discutir y elaborar un informe según pauteo usual.

     Bibliografía y otras informaciones útiles y necesarias.- EN INTERNET : http://www.maloka.org/f2000/applets/a2.html , util para espectros de varios elementos quimicos

     : http://200.24.16.17/~mpaez/espectro/Esp2sp.html , complementa el link anterior

También: - “Prácticas de Física”, de Fernández y Galloni

     - “Física General” , de Sears y Zemansky

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