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que describe una espiral desde el radio exterior hacia el radio interior del CD. Sise hiciese un corte radial al CD, se ob...
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Dossier con explicación del Espectroscopio (ampliada).

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Dossier Espectroscopio

  1. 1. Un espectroscopio o espectrómetro óptico es un instrumento capaz dedescomponer la luz visible en sus componentes de diferentes colores (longitudesde onda), es decir, en su espectro. Está constituido por una rendija situada en elplano focal de un colimador, un prisma o una red de difracción y una lupa paraobservar el haz dispersado. Sirve para medir las propiedades de la luz en unadeterminada porción del espectro electromagnético.Aunque su fundamento, la descomposición de la luz blanca en los diferentescolores, data del siglo XVIII, debido al físico, astrónomo y matemático IsaacNewton, no se emplea hasta el siglo XX para observar, analizar y medir losdiferentes aspectos químico-físicos (la temperatura, composición química,velocidad, etc.) de la luz procedente de las estrellas, galaxias y demás objetosastronómicos. Se inauguró un nuevo campo de la Astronomía: la astrofísica.Para producir la descomposición de una luz compuesta de varios coloresNewton utilizó el prisma, que hacía desviar de forma diferente cada color(longitud de onda) al ser atravesado por el rayo.Posteriormente se utilizaron las "redes de difracción", que consisten en unsoporte (transparente o reflectante, con rendijas minúsculas (en cada milímetrohay entre 500 y 1.000 rendijas) que hacen que cada color del rayo de luz sedisperse en todas las direcciones (difracción) primero, pero que luego en cadauna de las longitudes de onda iguales (color) procedentes de cada uno de losrayos del haz de luz blanca se refuerce o destruya según unas direccionesdeterminadas (interferencia constructiva o destructiva), obteniéndose el mismoresultado que en el prisma: la descomposición de una luz policromática en suscomponentes, pero esta vez con mayor eficacia, es decir, con una mejor y másuniforme separación de los mismos.En el caso de nuestro espectroscopio, se basa en parte en la constitución de unCD. Un CD es una superficie reflectante que posee una serie de huecos ysalientes (en inglés, pits y lands, respectivamente) mediante los cuales secodifica la información. Los pits y lands están distribuidos a lo largo de un surco 2
  2. 2. que describe una espiral desde el radio exterior hacia el radio interior del CD. Sise hiciese un corte radial al CD, se observaría que la separación entre dos surcosconsecutivos es una cantidad fija, del orden de la longitud de onda de la luz (1.6μm para los CD y 0.74 μm para los DVD). Debido a esta separación, la luzreflejada en dos surcos consecutivos interfiere entre si dando lugar a máximosen la intensidad luminosa cuya posición en la superficie del CD depende de lalongitud de onda de la luz incidente. Así pues, un CD puede utilizarse como unared de difracción por reflexión para construir con el un espectroscopio casero,que es lo que hemos hecho nosotros.Materiales utilizadosEspectroscopio “portátil” • Caja de cerillas. • Un trozo de CD. • Celo. • Un cúter y tijeras.Espectroscopio grande • Una plantillaconstituida por doscartulinas. • Un CD. • Pegamento de barra. • Papel de aluminio. • Cinta aislante negra. • Celo transparente. • Un tubo de cartón de papel higiénico. • Un cúter y tijeras.ObjetivoDescomponer la luz emitida por una fuente luminosa. Demostrar que losespectros de emisión y absorción de un átomo son característicos de cada uno,de forma que es posible identificar la presencia o ausencia de un elementoconcreto en una fuente luminosa a travésde su análisis espectral.Explicación con distintas fuentesluminosasEl espectroscopio descompone la luzrecibida, y por tanto, el espectro queveamos dependerá del tipo de fuenteluminosa.Las imágenes a, b y g muestran el espectroobtenido cuando la luz que incide sobre larendija está emitida por una lámpara debajo consumo (o CFL, del inglés CompactFluorescent Lamp) de color blanco frío (a)y blanco cálido (b y g). Se observan variaslíneas espectrales perfectamente definidasy un continuo de emisión en la región azul 3
  3. 3. (o roja) del espectro para la lámpara de color blanco frío(o blanco cálido). La imagen c muestra el espectro de untubo fluorescente. Una vez más observamos variaslíneas espectrales y un continuo de emisión a lo largo detodo el espectro visible. En estos tres casos las líneasespectrales se deben básicamente al vapor de mercurio,mientras que el espectro continuo está determinado porlas sales de fósforo que recubren el interior del vidrio deeste tipo de lámparas.La imagen d muestra el espectro de una bombillaincandescente. Se observa un espectro continuo(asociado a la emisión de radiación de cuerpo negro delfilamento incandescente de tungsteno); no aparecenlíneas espectrales. La imagen e muestra el espectro de laluz emitida por la llama de una vela cuando se le añadeuna pizca de sal común. Se observa un espectrocontinuo debido a la radiación de cuerpo negro de laspartículas incandescentes de carbón presentes en lallama y una línea espectral amarilla que se debe alsodio. Por último, las imágenes f y h muestran elespectro de la luz solar. A primera vista es un espectro continuo de radiación decuerpo negro, pero a diferencia de la bombilla incandescente y la vela posee unazona azul mayor, al estar a una temperatura más elevada. Un análisis másdetallado del mismo permitiría apreciar una línea de absorción en la regiónamarilla del espectro. Esta línea de absorción, que se debe al sodio presente enel sol, no se observa en las imágenes por puras limitaciones técnicas de lacámara con la que se realizaron las fotografías. Es relevante mencionar que laposición de la línea de emisión del sodio (imagen e) coincide con la posición dela línea de absorción del sodio en el espectro solar (imagen f).Estas experiencias permiten explicar que los espectros de emisión y absorciónde un átomo son característicos de cada átomo, de forma que es posibleidentificar la presencia o ausencia de un elemento concreto en una fuenteluminosa a través de su análisis espectral. 4

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