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investigación del espectroscopio
Tipo: Apuntes
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José Roberto Romero Soto
Primer semestre
mecatrónica
La idea de espectro, en la física, alude a cómo se distribuye la intensidad de una radiación en virtud de una cierta magnitud. A la representación gráfica de dicha distribución también se la llama espectro. En cuanto ascopio, refiere a un instrumento que se emplea para estudiar u observar algo. Un espectroscopio es un instrumento destinado al análisis de la luz. Con este análisis se puede obtener información sobre un gran número de fenómenos físicos o propiedades de los cuerpos, por lo que estos aparatos se emplean en una gran diversidad de áreas de física y química. Aquí os mostramos cómo construir un espectroscopio casero para analizar el espectro de diferentes tipos de bombillas y lámparas. El fundamento del espectroscopio es muy sencillo de entender. La espectroscopía se basa en un proceso que separa la luz blanca en sus diferentes colores. Este proceso natural es conocido por todos, ya que se puede observar de forma natural en el arco iris. El arco iris que aparece en momentos de lluvia con presencia de luz solar se produce debido a que las gotas de agua actúan como pequeños prismas que separan las diferentes radiaciones, de manera similar a lo que ocurre en un espectroscopio. Se suele atribuir a los alemanes Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff la creación del primer espectroscopio a mediados del siglo xix. En realidad, varios autores realizaron instrumentos semejantes en períodos anteriores, incluyendo, en algunos casos, propuestas para el empleo de los espectros en el análisis químico. A principios del siglo xix, Joseph von Fraunhofer (1787-
resultado de su interés por la obtención de luz homogénea para el correcto funcionamiento de sus instrumentos ópticos. También se impulsaron estudios sobre los espectros por parte de autores interesados en la nueva teoría ondulatoria de la luz o las propiedades de la chispa eléctrica. La aplicación de los espectros al análisis químico contó con algunos pioneros como William Talbot (1800-1877) que, tras estudiar diversos espectros de llama, llegó a afirmar que "siempre que el prisma muestra que un rayo homogéneo de cualquier color existe en la llama, este rayo indica la formación o la presencia de un compuesto químico definido". Estos intentos pioneros, sin embargo, tuvieron una limitada aplicación debido a problemas teóricos y prácticos: muchos espectros de llama parecían más complejos de lo que inicialmente se había pensado y las líneas de Fraunhofer seguían sin contar con una explicación aceptable. En los años cincuenta, diversos factores confluyeron para que se multiplicaran los estudios sobre espectros, tales como los realizados por William Swan, profesor de la Scottish Naval and Military Academy, que le condujeron a constatar la gran sensibilidad del análisis espectral, que permitía detectar cantidades muy pequeñas de ciertos elementos como el sodio. Todo ello, le permitió explicar la presencia generalizada de la línea D del sodio y remarcar la necesidad de trabajar con grandes precauciones respecto a la pureza de las muestras y las llamas empleadas. El mechero introducido por Bunsen en esos años permitió solucionar algunos de estos problemas. Con estas herramientas vamos a construir nuestro propio espectroscopio casero. Gracias a él podremos descubrir y entender la composición de la luz. Para ello debemos usar nuestra imaginación y apuntar el espectroscopio a diferentes fuentes de luz que tengamos a nuestro alcance (pero nunca al Sol). Os sorprenderá ver el espectro lumínica de las bombillas incandescentes, de un tubo fluorescente, de una lámpara LED o de una farola de la calle. Este es un experimento ideal para hacer con los niños en casa o en el colegio. De manera fácil y divertida podremos introducir aspectos de física y química como la composición de la luz e incluso hablar de la composición y los colores de las estrellas. la transmitancia se mide dividiendo el espectro de intensidad de la luz transmitida a través de una muestra (I0) por el espectro de intensidad de la luz transmitida a través del blanco (I).