Fundaments Espectroscopia with Physicssensor (2)

FUNDAMENTOS DE ESPECTROSCOP A EMPLEANDO PHYSICSSENSOR

Por: Diego Luis Aristizbal Ramrez, Roberto Restrepo Aguilar y Carlos Alberto Ramrez Martnez Profesores asociados de la Facultad de Ciencias, Escuela de Fsica

Universidad Nacional de Colombia, sede Medelln Noviembre de 2012

PARTE A: CONCEPTOS BSICOS

El espectro Electromagntico

Figura 1: Espectro electromagntico

El espectro electromagntico se extiende desde la radiacin de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la radiacin ultravioleta, la luz y la radiacin infrarroja, hasta las ondas electromagnticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio, Figura 1. La luz es una muy pequea porcin de este espectro y comprende a las ondas electromagnticas que estn en el rango de longitudes de onda entre 380 nm y 750 nm, Tabla 1.

Universidad Nacional de Colombia sede Medelln, Facultad de Ciencias, Escuela de Fsica PhysicsSensor

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Espectro Color Longitud de onda

(nm)

violeta 380450 azul 450495

verde 495570 amarillo 570590 naranja 590620

rojo 620750 Tabla 1: Longitudes de onda del visible

Fue Newton quien descubri que la luz del Sol, al pasar por un prisma de vidrio, se descompone en luces con los colores del arco iris. La franja de luces de colores que se

obtienen al separar la luz del Sol se denomina espectro solar.

Cualquier cuerpo puede emitir luz si est a una temperatura lo suficientemente alta, como ocurre con el filamento de una bombilla cuando es atravesada por una corriente elctrica, Figura 2. Los slidos y lquidos emiten un espectro fundamentalmente continuo y similar al del Sol (contiene la misma distribucin de colores y solo cambia la intensidad de cada uno de ellos).

En cambio en estado gaseoso cada sustancia tiene un espectro caracterstico que la identifica como si de un cdigo de barras se tratara (una especie de huella digital), Figura 2 (observar que el espectro de emisin y el de absorcin del mismo gas son complementarios). La espectrometra es una tcnica que aprovecha esta circunstancia para conocer la composicin de un material analizando la luz que desprende cuando se somete a incandescencia (es utilizada en astronoma para identificar los componentes de una estrella como el Sol).

Figura 2: Con una red de difraccin se puede descomponer la luz (es decir, obtener los espectros). En esta ilustracin el gas caliente y el gas fro corresponden a la misma sustancia.


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Actividad 1:

Observar con una red de difraccin el espectro de la luz emitida por una bombilla de tungsteno.

Observar con una red de difraccin el espectro de la luz emitida por una lmpara de gas.

Teoras fundamentales de construccin del color

El espectro visible encierra tres amplias regiones de la radiacin: rojo, verde y azul. Si se quita uno de estos aparece la mezcla de los otros dos: al quitar el rojo queda el cyan (verde+azul), al quitar el verde queda el magenta (rojo+azul) y al quitar el azul queda el amarillo (rojo+verde).

Los colores producidos por luces (en la pantalla de nuestro computador, en el cine, televisin, etc.) tienen como colores primarios, el rojo, el verde y el azul (RGB por sus nombres en ingls) cuya fusin de estos, crean y componen la luz blanca, por eso a esta mezcla se le denomina, sntesis aditiva, Figura 3A, y las mezclas parciales de estas luces dan origen a la mayora de los colores del espectro visible.

Los colores sustractivos, son colores basados en la luz reflejada de los pigmentos aplicados a las superficies. Forman esta sntesis sustractiva, el color magenta, el cyan y el amarillo. Son los colores bsicos de las tintas que se usan en la mayora de los sistemas de impresin.

La mezcla de los tres colores primarios pigmento en teora debera producir el negro, el color ms oscuro y de menor cantidad de luz, por lo cual esta mezcla es conocida como sntesis sustractiva, Figura 3B. En la prctica el color as obtenido no es lo bastante intenso, motivo por el cual se le agrega negro pigmento conformndose el espacio de color CMYK (por sus nombres en ingls).

A. SNTESIS ADITIVA DEL COLOR B. SNTESIS SUSTRACTIVA DEL COLOR

Figura 3: Teoras del color


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Para afianzar ms los conceptos sobre la teora aditiva y sustractiva del color se recomienda acceder a las simulaciones sobre este tema de la aplicacin SimulPhysics y que est disponible en el siguiente sitio Web,

http://ludifisica.medellin.unal.edu.co/index.php/software-hardware/simulphysics

Para esto ejecutar la aplicacin, entrar al men de ptica y en ste al submen de teora del color, Figura 4. En la Figura 5 se ilustra la ventana de la simulacin correspondiente a la teora aditiva del color.

Figura 4: Acceso a la simulacin sobre teora aditiva del color.

Figura 5: Simulacin que ilustra la teora aditiva del color

Actividad 2:

Superponer las luces de tres lmparas de color Rojo, Verde y Azul


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Actividad 3:

Observar con una lupa la pantalla del computador.

Actividad 4:

Mezclar plastilina de diferentes colores.

Qu es un filtro?

Cuando la luz atraviesa un filtro de color, ste absorbe (sustrae) todas las luces excepto la luz de su propio color, Figura 6A. Uno de un color complementario (amarillo, por ejemplo) sustrae a la luz el azul, pero deja pasar a los otros dos (rojo+verde=amarillo), Figura 6B, esta es la forma como obtienen sus colores los pigmentos (pinturas, objetos, etc.).

A. Filtros de colores primarios B. Filtros de colores complementarios

Figura 6: Principio de los filtros de colores

Actividad 5:

Observar las imgenes 3D con el uso de filtros rojo y azul.

Qu es un pigmento?

Un pigmento es cualquier sustancia que absorba la luz. El color del pigmento est dado por la longitud de onda no absorbida (y por lo tanto reflejada). El pigmento negro absorbe todas las longitudes de onda que le llega. El pigmento blanco refleja prcticamente toda la energa que le llega. Los pigmentos tienen un espectro de absorcin caracterstico de cada uno de ellos.

La clorofila


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La clorofila, el pigmento verde comn a todas las clulas fotosintticas, captura en su mayora la luz en los entornos del azul (400500 nm) y del rojo (600700 nm), que corresponden a los extremos del espectro visible de la luz solar y refleja la luz de la parte media del espectro correspondiente al color verde (500600 nm) dando a las plantas su color, Figura 7. La energa absorbida, la planta la utiliza para realizar el proceso de fotosntesis.

Actividad 6:

Preparar disolucin de clorofila.

A. La solucin de clorofila deja pasar

las longitudes de onda correspondiente a los verdes

B. Espectro de absorcin de la clorofila

Figura 7

Para tener en cuenta

El color es una sensacin, como el olfato. El color no se observa hasta que la radiacin interacta con la materia siendo reflejada o

transmitida por esta, para llegar al ojo donde es sensada e interpretada por el cerebro. El color de un cuerpo depende de: la naturaleza de su superficie, de los colores vecinos y

del tipo de luz que lo ilumina. Un objeto slo se ve con su propio color si se ilumina con luz blanca o con luz de su

mismo color (en este caso, si est en un fondo blanco se podr confundir con el fondo es decir, desaparecera).

El cosmos est lleno de radiacin pero se ve oscuro. El cielo se ve azul en la Tierra debido al efecto de los gases de la atmsfera sobre la luz que esparcen.

Las materias colorantes procedentes de sustancias orgnicas, casi siempre de partes florales, jugo de la savia, etc., disueltas en aceite o agua son la base de las pinturas.

El Espectrmetro


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El modo de funcionamiento de un espectrmetro es relativamente sencillo de entender y es, con seguridad, uno de los instrumentos cientficos ms importantes. La configuracin de los espectrmetros actuales sigue siendo similar a los diseados en el siglo XIX. La luz al atravesar un prisma (refraccin), Figura 8A o una red de difraccin, Figura 8B, es descompuesta en los diferentes componentes de color (cada onda de luz es desviada en un ngulo diferente de acuerdo a su longitud de onda: los prismas desvan ms la luz azul que la roja, las redes de difraccin lo hacen al contrario).

A. Espectrmetro de prisma (imagen tomada de http://www.kruess.com/)

B. Espectrmetro de red de difraccin (imagen tomada de http://heurema.com/PF18.htm)

Figura 8

Construccin de espectroscopio casero de red de difraccin

Para realizar las prcticas propuestas en estas notas es necesario disponer del espectroscopio casero diseado por docentes de la Escuela de Fsica de la Universidad Nacional de Colombia sede Medelln, Figura 9. Los detalles para su construccin se pueden encontrar en la pgina oficial de PhysicsSensor:

http://ludifisica.medellin.unal.edu.co/recursos/physicssensor/hardware/espectroscopio.pdf


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Figura 9: Espectroscopio casero diseado por docentes de la Escuela de Fsica de la Universidad Nacional de Colombia sede Medelln. Se ilustra completo y en sus partes en diferentes posiciones.

El espectroscopio tienen las siguientes partes:

Mdulo de calibracin: dos LEDS (rojo y azul), dos bateras, un diafragma de entrada.

Mdulo de admisin de la luz: Tubo con rendija.

Mdulo de difraccin: lente y red de difraccin de 500 lneas.mm-1.

Actividad 7:

Construir el espectroscopio de PhysicsSensor.


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PARTE B: ANLISIS DE ESPECTROS

Analizador de espectros de PhysicsSensor

Lo primero que se debe hacer es obtener el software PhysicsSensor del siguiente sitio web,

http://ludifisica.medellin.unal.edu.co/index.php/descargas

Tomando la foto del espectro obtenido con el uso del espectroscopio, y almacenndola en formato .png o .jpg, se puede usar el mdulo Analizador de Espectros de PhysicsSensor para analizarlo. Este ser el software a emplear para analizar espectros en las siguientes actividades propuestas en este documento. En la Figura 10 se ilustra la ventana principal de ste mdulo.

Figura 10: Ventana de la aplicacin para analizar espectros de PhysicsSensor

PARTE B1: ANLISIS DE ESPECTROS OBTENIDOS CON ESPECTROS-

COPIOS DIFERENTES AL DE PHYSICSSENSOR

El Analizador de Espectros de PhysicsSensor necesita para calibrar los espectros el valor de las longitudes de onda correspondientes a dos lneas espectrales. De no disponer de sta informacin no habr forma de hacer un anlisis correcto del espectro problema.

Ejercicio 1: Anlisis del espectro de emisin de una lmpara de mercurio

Introduccin


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En este ejercicio se analizar el espectro de emisin de una lmpara de mercurio, obtenido con un espectroscopio profesional: la lneas espectral azul corresponde a nm 433 y la lnea verde corresponde a nm 546 .

Figura 11: Espectro de lmpara de mercurio (imagen obtenida de http://www.ticfisquim.org/atomtic/)

Objetivo

Dado una imagen del espectro de mercurio, analizar ste mediante una grfica de Intensidad

Normalizada vs Longitud de Onda. El software a emplear es PhysicsSensor con su mdulo Analizador de Espectros.

Nota: Intensidad Normalizada, significa que todas las intensidades se dividieron entre la intensidad mxima.

Procedimiento

Ejecutar el software Analizador de Espectros de PhysicsSensor: hacer clic sobre el botn Analizador de Espectros de la ventana principal de PhysicsSensor. Se desplegar la ventana de la Figura 10.

Cargar la imagen del espectro: hacer clic en Archivos>Cargar la muestra, Figura 12. Se despliega el cuadro de dilogo para escoger el archivo de la imagen del espectro que se analizar, Figura 13.

Figura 12: Accin para desplegar el espectro


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Figura 13: Cuadro de dilogo que permite seleccionar la imagen del espectro que se analizar.

Hacer doble clic sobre el archivo correspondiente al espectro de la lmpara de mercurio. En el panel izquierdo de la ventana de la aplicacin aparecer el espectro, Figura 14 (si el espectro se sale del panel, proceder a disminuir el tamao de la imagen).

Figura 14: El espectro se despliega en el panel izquierdo.

Hacer clic en el botn Graficar. En el panel derecho se despliega la grfica (Intensidad Normalizada vs Longitud de Onda en nm) del espectro del mercurio, sin embargo, sta no est debidamente calibrada, Figura 15.


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Figura 15: Grfica de Intensidad Normalizada vs Longitud de Onda en nm para el espectro del mercurio (sin calibrar observar que el pico del azul marca 401 nm, cuando debera marcar 433 nm)

Para calibrar la grfica se utilizar la informacin conocida respecto a las lneas espectrales del azul y del verde. Ubicando el puntero del ratn sobre la lnea azul del espectro (en el panel izquierdo) se puede observar que su posicin en pixeles es igual a 37; de la misma forma se observa que la posicin del verde es igual a 185 pixeles. Esta informacin se introduce en los correspondientes campos de texto ubicados en la parte inferior del lado izquierdo de la ventana: 37 en el primero y la correspondiente longitud de onda, 433 nm, en el tercero; 185 en el segundo y la correspondiente longitud de onda, 546 nm, en el cuarto, Figura 16. Hacer de nuevo clic en el botn Graficar: la grfica desplegada est debidamente calibrada.

Si se desliza el puntero del ratn sobre los picos de la grfica se puede obtener los valores correspondientes en longitud de onda: 490 nm (azul-verde), 576 nm (amarillo), 595 nm (naranja), 617 nm y 623 nm (doblete rojo).


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Figura 16: Calibracin de la grfica correspondiente al espectro del mercurio

Ejercicio 2: Anlisis del espectro de emisin de una lmpara fluores cente

Introduccin

En este ejercicio se analizar el espectro de emisin de una lmpara fluorescente obtenido con un espectrmetro profesional, Figura 17.

Figura 17: Imagen del espectro de una lmpara de fluorescencia (imagen tomada de

http://www.ticfisquim.org/atomtic/)

Idea del funcionamiento de una lmpara fluorescente:

Estas lmparas contienen en su interior gas inerte (argn o nen) y una pequea cantidad de mercurio (Hg) lquido. La descarga elctrica en el gas (originado por un arco elctrico) genera un flujo de iones que al chocar con los tomos del vapor de mercurio los excitan, comenzando a emitir fotones de luz ultravioleta en su desexcitacin. La capa fluorescente que recubre el tubo genera luz visible bajo la accin de esta luz ultravioleta.

En definitiva la presencia del mercurio se manifestar en la presencia de sus lneas espectrales en el espectro de la luz emitida por la lmpara fluorescente, por ejemplo las lneas espectrales azul y verde corresponden respectivamente a longitudes de onda iguales a 433 nm 546 nm.


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Objetivo

Dado una imagen del espectro de la luz emitida por una lmpara fluorescente (lmoara de uso comn en las casas, Figura 18), obtener las longitudes de onda de los picos ms sobresalientes de su espectro. El software a emplear es PhysicsSensor con su mdulo de Analizador de Espectros.

Figura 18: Lmparas fluorescentes

Procedimiento

Seguir los pasos del procedimiento del caso anterior hasta obtener el resultado ilustrado en la Figura 19.

Figura 19: Anlisis del espectro de una lmpara fluorescente


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Como lneas espectrales de referencia para la calibracin se emplearon como en el caso anterior la azul y la verde del mercurio. Se encuentran picos en las siguientes longitudes de onda: 433 nm (azul), 486 nm (azul-verde), 546 nm (verde), 576 nm (amarillo).

PARTE B2: ANLISIS DE ESPECTROS OBTENIDOS CON EL ESPEC-

TROSCOPIO DE PHYSICSSENSOR

Como el analizador de espectros de PhysicsSensor necesita para calibrar los espectros la informacin correspondiente a dos longitudes de onda de dos lneas espectrales, es necesario acoplarle al espectroscopio el mdulo calibrador.

Ejercicio 1: CALIBRACIN DEL ESPECTROSCOPIO DE PHYSYCSSENSOR empleando el espectro de una lmpara fluorescente de una casa en la ciudad

de Medelln.

Introduccin

Para analizar espectros empleando el espectroscopio de PhysicsSensor es necesario utilizar el mdulo calibrador de ste. El mdulo toma como referencia las longitudes de onda centrales correspondientes a la luz emitida por los LED azul y rojo; sin embargo podra ser que no se disponga de la hoja tcnica de stos donde debera aparecer esta informacin.

Con base en lo anterior se deduce que ser necesario obtener esta informacin por otro medio. En este ejercicio se propone hacerlo con base en el espectro de la lmpara fluorescente en la cual se conocen las longitudes de onda de varias de sus lneas espectrales, con la ventaja que estas lmparas son de uso comn y se podr disponer fcilmente de ellas.

En este ejercicio se proceder a tomar el espectro de una lmpara fluorescente (de una casa en la ciudad de Medelln) utilizando el espectroscopio de PhysicsSensor, con su mdulo calibrador acoplado. Luego se realizar el anlisis empleando el software Analizador de Espectros de PhysicsSensor para obtener las longitudes de ondas centrales de la luz emitida por los LED rojo y azul.

Objetivo

Dada una foto del espectro de una lmpara fluorescente obtenido con el espectroscopio de PhysicsSensor, obtener las longitudes de onda centrales correspondientes a la luz emitida por los LED rojo y azul del mdulo calibrador. El software a emplear es PhysicsSensor con su mdulo de Analizador de Espectros.


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Procedimiento

Enfrentar el espectroscopio (con su calibrador acoplado) a la lmpara fluorescente y ubicarse de tal forma que se observe el espectro de la luz emitida por la lmpara. Asegurarse que la luz de ambos LED del calibrador penetra por la rendija y que la ubicacin de la red de difraccin permite que se vean los espectros de orden +1 y -1 a lados opuestos de la rendija y alineados (en forma paralela) con sta.

Ubicar la cmara fotogrfica (podra ser la un celular) al frente de la red de difraccin para proceder a tomar la foto del espectro. Se debe obtener una imagen como la ilustrada en la Figura 20.

Figura 20: Foto del espectro de lmpara fluorescente

Bajar la imagen a un PC y empleando un software para procesar imgenes recortar la porcin de la imagen correspondiente al espectro, Figura 21. Organizarla para su debido anlisis de tal forma que cumpla los siguientes requisitos, Figura 22:

o Ancho del orden de los 350 pixeles (la idea es que al menos no sea mucho ms

anchas, ya que se dificultar su anlisis con el software Analizador de Espectros de PhysicsSensor).

o Altura del orden de los 150 pixeles (la idea es que al menos no sea mucho ms altas ya que se dificultar su anlisis con el software Analizador de Espectros de PhysicsSensor).

o Orientacin con los azules a la izquierda. o Lneas espectrales verticales (podra ser necesario realizar rotaciones sobre la

imagen)


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Figura 21: Porcin de imagen recortada que contiene el espectro. Realmente contiene tres espectros: abajo los espectros correspondientes a la luz de los LED rojo y azul; arriba el espectro que corresponde al de la luz

emitida por la lmpara fluorescente.

Figura 22: Imagen de los espectros organizada con los azules a la izquierda.

Para hacer las debidas transformaciones de la imagen (recortarla, escalarla y rotarla) se recomienda alguno de los siguientes software de imgenes:

o Paint.NET (libre). o Gimp (libre).

Ya acondicionada la imagen del espectro y guardada en formato .jpg o .png se procede a cargarla con el mdulo Analizador de Espectros de PhysicsSensor, Figura 23. En la figura se ilustra ya el espectro calibrado empleando la informacin de las lneas espectrales azul (longitud de onda igual a 433 nm) y verde (longitud de onda igual a 546 nm) correspondientes de la luz emitida por la lmpara fluorescente. Se observa que la grfica presenta mucho rizado; esto se puede mejorar aplicando un filtro de suavizando a la grfica:

hacer clic en el men Procesar> Suavizado de orden 3, Figura 24 y se obtiene la grfica sin tanto rizado, Figura 25.


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Figura 23: La grfica presenta mucho rizado

Figura 24: Cmo acceder a los filtros de suavizado

Figura 25: Grfica sin rizos.


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Ya calibrado el espectro se procede a observar la informacin correspondientes a los picos de los espectros de la luz emitida por los LED azul y rojo. Al realizar la lectura en los picos, Figura 26, se obtiene valores de longitudes de onda iguales a 470 nm para el azul y 623 nm para el rojo. Se advierte que cada espectroscopio debe someterse a esta calibracin antes de proceder a analizar espectros.

Figura 26: Izquierda, se ilustra el anlisis del pico para el LED azul (470 nm) y derecha, para el LED rojo (623 nm).

Ejercicio 2: Anlisis del espectro de emisin de una lmpara de sodio de alta

presin obtenido con el espectroscopio de PhysicsSensor

Introduccin

En este ejercicio se proceder a tomar el espectro de una lmpara de sodio de alta presin utilizando el espectroscopio de PhysicsSensor. Luego se realizar su anlisis empleando el software Analizador de Espectros de PhysicsSensor.

Objetivo

Dada una foto del espectro de una lmpara de sodio de alta presin obtenido con el espectroscopio de PhysicsSensor, analizar ste. El software a emplear es PhysicsSensor con su mdulo de Analizador de Espectros.

Procedimiento

Enfrentar el espectroscopio (con su calibrador acoplado) a la lmpara de sodio y ubicarse de tal forma que se observe el espectro de la luz emitida por la lmpara.

Ubicar la cmara fotogrfica (podra ser la un celular) al frente de la red de difraccin para proceder a tomar la foto del espectro.

Procesar esta foto con un software de imgenes hasta obtener una imagen como la de la Figura 27.


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Figura 27: Espectro de la luz del LED azul (arriba, izquierda); espectro de la luz del LED rojo (arriba, derecha); espectro de la lmpara de sodio (abajo)

Cargar la imagen del espectro con el software Analizador de Espectros de PhysicsSensor. Calibrar como se ilustr en los ejercicios anteriores pero empleando la ubicacin de los picos de los espectros ya calibrados de los LED azul (470 nm) y rojo (623 nm). Suavizar la grfica: se obtiene un resultado como el ilustrado en la Figura 28.

Figura 28: Espectro y su grfica de la luz emitida por una lmpara de sodio de alta presin.

Se observan picos en: 464 nm (real en 467 nm, azul), 495 nm (real 498 nm, azul-verde) 565 nm (real en 569 nm, verde), 590 nm (real en 590 nm, amarillo).

Ejercicio 3: Anlisis del espectro de emisin del sodio obtenido con el

espectroscopio de PhysicsSensor

Introduccin

En este ejercicio se proceder a tomar el espectro de emisin del sodio empleando el espectroscopio de PhysicsSensor. Luego se realizar el anlisis de ste espectro empleando el software Analizador de Espectros de PhysicsSensor.

Objetivo

Dada una foto del espectro de emisin del sodio obtenido con el espectroscopio de PhysicsSensor, analizar ste. El software a emplear es PhysicsSensor con su mdulo de Analizador de Espectros.


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Procedimiento

Calibrar los LED del espectroscopio empleando el mtodo de la lmpara fluorescente expuesto en el ejercicio 1. Se us un espectroscopio cuyo resultado fue el siguiente: o Longitud onda central del LED rojo: 644 nm. o Longitud de onda del LED azul: 466 nm.

Preparar una solucin de NaCl (sal comn) con alcohol antisptico. Vaciar la solucin en una copa de vidrio (o algn recipiente que no se deteriore con el fuego), encender la solucin (la ubicacin debe ser segura para evitar un posible incendio y adems retirarse a una distancia del fuego que evite posibles quemaduras) y esperar a que se obtenga una llama amarilla (Tener mucho cuidado: los estudiantes no deben hacer esto sin presencia del profesor!), Figura 29.

Figura 29: Llama de sodio obtenida con una solucin saturada de sal comn y alcoho antisptico

Enfrentar el espectroscopio (con su calibrador acoplado) a la luz emitida por la llama y ubicarse de tal forma que se observe el espectro de sta.



Figura 30: Espectro de la luz del LED azul (arriba, izquierda); espectro de la luz del LED rojo (arriba, derecha); espectro de la llama de sodio (abajo)


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Figura 31: Espectro y su grfica de la luz emitida por la llama de sodio: es una lnea espectral amarilla.

Se observa un pico en 589 nm (real en 589,6 nm, amarillo).

Ejercicio 4: Anlisis del espectro de la luz solar obtenido con el

espectroscopio de PhysicsSensor

Introduccin

En este ejercicio se proceder a tomar el espectro de la luz solar empleando el espectroscopio de PhysicsSensor. Luego se realizar el anlisis de ste espectro empleando el software Analizador de Espectros de PhysicsSensor.

Objetivo

Dada una foto del espectro de la luz solar obtenido con el espectroscopio de PhysicsSensor, analizar ste. El software a emplear es PhysicsSensor con su mdulo de Analizador de Espectros.

Procedimiento

Calibrar los LED del espectroscopio empleando el mtodo de la lmpara fluorescente expuesto en el ejercicio 1. Se us un espectroscopio cuyo resultado fue el siguiente:


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o Longitud onda central del LED rojo: 643 nm. o Longitud de onda del LED azul: 459 nm.

Enfrentar el espectroscopio (con su calibrador acoplado) al cielo (ojo: no mirar directamente el sol) de tal forma que se observe el espectro de la luz solar.



Figura 32: Espectro de la luz del LED azul (arriba es ms ntido, izquierda); espectro de la luz del LED rojo (abajo es ms ntido, derecha); espectro de la luz solar (centro) tomado a las 3:30 pm en la ciudad de Medelln en un da nublado.


Figura 33: Espectro y su grfica de la luz solar por la llama de sodio: es una lnea espectral amarilla.

Se observa un pico en 575 nm (azul-verde) y un pico en 599 nm (amarillo). Estos picos son reportados en la literatura sobre el tema.


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Ejercicio 5: Comparacin del espectro de una lmpara fluorescente de una

casa en la ciudad de Medelln obtenido con un espectroscopio comercial

(para aficionados) y el espectroscopio de PhysicsSensor

Introduccin

En este ejercicio se proceder a tomar el espectro de una lmpara fluorescente (de una casa en la ciudad de Medelln) utilizando primero un espectroscopio comercial (para aficionados) y luego el espectroscopio de PhysicsSensor. Luego se realizar el anlisis de estos espectros empleando el software Analizador de Espectros de PhysicsSensor. Por ltimo se proceder a comparar los resultados.

Objetivo

Dado las fotos de los espectros de una lmpara fluorescente obtenidos con dos espectroscopios diferentes comparar los resultados empleando PhysicsSensor con su mdulo de Analizador de Espectros.

Procedimiento

Obtener las fotos de los espectros obtenidos con ambos espectroscopios.

Empleando un software de imgenes proceder a transformar las imgenes de stos espectros para darles la forma apropiada para ser analizados por el software de PhysicsSensor.

Los resultados obtenidos se ilustran en la Figura 34. Se observa que las diferencias son pocas. En la tabla 2 se dan algunos detalles de los espectroscopios usados.

Espectroscopio Comercial Especttroscopio de PhysicsSensor

Precio 80 US 3 US Adquisicin Por importacin Fabricacin casera Tecnologa De prisma De red de difraccin

Tabla 2: Algunos detalles sobre los espectroscopios usados


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Figura 34: Resultados con espectroscopio comercial (arriba) y con espectroscopio de PhysicsSensor (abajo)

Ejercicios adicionales

Analizar el espectro de una bombilla de tungsteno. Analizar el espectro de absorcin de la clorofila. Usar la disolucin de clorofila preparada

en la actividad 6.


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REFERENCAS

PhysicsSensor, Escuela de Fsica de la Universidad Nacional de Colombia sede Medelln [en lnea: http://ludifisica.medellin.unal.edu.co/, noviembre de 2012.

Teora del Color [en lnea: http://coloryteoria.blogspot.com/], mayo de 2012.

Molecular Expressions Optical Microscopy Primer [en lnea: http://micro.magnet.fsu.edu/primer/index.html], mayo de 2012.

Seminario de Fsica y Qumica [en lnea: http://www.ticfisquim.org/], mayo de 2012.

Hombros de Gigantes [en lnea: http://hombrosdegigantes.blogspot.com/], mayo de 2012.

FIN

Fundaments Espectroscopia with Physicssensor (2)

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