espectro de emisión
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Observar el espectro de emisión de un elemento químico utilizando el espectrómetro del laboratorio, comprendiendo el fenómeno de los espectros de emisión y absorción.TRANSCRIPT
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ESPECTRO DE EMISION
PRÁCTICA # 12
LABORATORIO DE FÍSICA II
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INDICE
OBJETIVO: .............................................................................................................. 3
MARCO TEÓRICO: ................................................................................................. 4
ESPECTROS .......................................................................................................... 4
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO ..................................................................... 7
MATERIALES Y EQUIPOS: .................................................................................... 8
PROCEDIMIENTO: ................................................................................................. 8
IMÁGENES SOBRE LA INTERFERENCIA DE ONDAS. ...................................... 11
IMÁGENES SOBRE USOS O INVENTOS DE LA INTERFERENCIA DE ONDAS.
.............................................................................................................................. 12
BIOGRAFÍA DE THOMAS YOUNG ...................................................................... 13
BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 14
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TEMA: ESPECTRO DE EMISION OBJETIVO: Observar el espectro de emisión de un elemento químico utilizando
el espectrómetro del laboratorio, comprendiendo el fenómeno de los espectros de emisión y absorción.
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MARCO TEÓRICO:
Espectros
Si un haz de rayos luminosos atraviesa primero una rendija y después un prisma
óptico, experimentará una descomposición en tantos rayos distintos como colores
tenga la luz compleja inicial. Recogiendo en una pantalla, o en una placa fotográfica
todos los rayos de luz que salen del prisma, se obtendrán una serie de rayas o
bandas diversamente coloreadas que no son otra cosa que las imágenes de
la rendija inicial.
Estas imágenes reciben el nombre de rayas espectrales, y al conjunto de
todas ellas se le denomina espectro. Según eso el espectro es el análisis de las
distintas radiaciones o longitudes de onda emitidas por un foco luminoso.
CLASES DE ESPECTROS
Los espectros pueden ser:
Emisión: si son originados por radiaciones emitidas por cuerpos incandescentes.
Se dividen en:
Continuos: si poseen todos los colores de la luz blanca (rojo, anaranjado, amarillo,
verde azul, índigo, y violeta.) En general los espectros continuos de emisión
proceden de sólidos y líquidos incandescentes.
Discontinuos: si solamente contienen algunos colores de los siete que componen
el espectro visible. Estos pueden ser:
a) de bandas, si la franja coloreada es suficientemente ancha.
Proceden de gases y vapores en forma molecular.
b) de rayas, si la franja coloreada se reduce a una línea.
Proceden de gases y vapores en forma atómica.
En realidad, los espectros de bandas están constituidos por una serie de
rayas muy próximas entre sí, pudiendo resolverse la banda si la dispersión
es grande.
Absorción: son los obtenidos por absorción parcial de las radiaciones emitidas por
un foco luminoso cuando la luz producida por él atraviesa una sustancia en estado
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gaseoso, ya que todo gas o vapor absorbe, a cualquier temperatura, las mismas
radiaciones que es capaz de emitir si estuviera incandescente.
El estudio experimental de los espectros condujo a una serie de consecuencias,
prácticas y teóricas, que resumimos seguidamente:
®Cada elemento químico, convenientemente excitado, emite siempre unas
radiaciones características de él y que sirven, por lo tanto, para identificarlo.
®La presencia de tales radiaciones es independiente de que el elemento esté solo,
mezclado, o combinado con otros elementos; sus rayas espectrales son siempre las
mismas y ningún otro elemento las puede emitir.
®La intensidad de las radiaciones emitidas y, por lo tanto, la de las rayas
espectrales; es decir, su mayor o menor colorido en la placa, depende del número
de átomos excitados, y éste, de la mayor o menor concentración del elemento.
El hecho de que cada elemento químico posea su propio espectro permite suponer
que las longitudes de onda de las radiaciones emitidas por él, una vez excitado,
estén relacionadas entre sí mediante alguna expresión matemática; lo que, en
definitiva, vendría a demostrar que en el átomo solamente son posibles ciertos
estados energéticos.
Durante mucho tiempo, la ciencia trató de encontrar fórmulas que relacionaran entre
sí las frecuencias o las longitudes de onda, de estas radiaciones, sin llegar a ningún
resultado positivo. Fue en 1885 cuando el físico suizo Balmer, al estudiar el espectro
del hidrógeno observó que la longitud de onda, expresada en cm de las radiaciones
correspondientes a las rayas estudiadas, venía dada por :
1/l = R (1/4-1/n²) donde n es un número entero que puede tomar valores3, 4, 5,...y
R es una constante, llamada constante de Rydberg, cuyo valor aproximadamente
es 109740 cm̄¹.
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Al conjunto de rayas comprendidas en la zona visible del espectro del hidrógeno se
le dio el nombre de serie de Balmer.
El descubrimiento realizado por Balmer tuvo una importancia extraordinaria por que
confirmaba con toda seguridad la existencia de determinados niveles energéticos
dentro del átomo; de este modo, la emisión de una cierta radiación definida por una
concreta longitud de onda correspondería a la producción de un fotón cuya energía
fuese igual a la diferencia entre esos dos estados energéticos del átomo.
Rutherford en su modelo atómico supone que los electrones giran alrededor del
núcleo. Ha de ser así para poder explicar que no se precipiten sobre el núcleo
debido a la atracción electrostática, ya que moviéndose, la fuerza culombiana de
atracción ejercería sobre el electrón una acción centrípeta, obligándole a describir
una órbita alrededor del núcleo.
Para evitar las dificultades que presenta el modelo atómico de Rutherford y con el
fin de ofrecer una interpretación al porqué de los espectros atómicos, el físico danés
Bohr propuso un nuevo modelo atómico basado en los siguientes postulados:
Sólo son posibles unas órbitas determinadas, llamadas órbitas estacionarias, en las
que el electrón situado en ellas no emite energía. En estas órbitas, además se
cumplirá que el momento angular del electrón ha de ser un múltiplo entero de h/2p.
El salto de un electrón desde una órbita estacionaria de mayor energía a otra órbita
estacionaria de menor energía da lugar a la emisión de una radiación
electromagnética de tal modo que el valor de la energía emitida es un fotón o cuanto
de luz. Evidentemente para que el salto sea posible, habrá que excitar al electrón
previamente comunicándole energía para obligarle a subir a órbitas más
energéticas.
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La aplicación de las leyes de la Física clásica y la de los postulados de Bhor al caso
concreto del átomo de hidrógeno (átomo constituido por un protón en el núcleo y un
electrón en la corteza) condujo a los siguientes resultados:
A) Respecto a los radios de las órbitas: los radios de las órbitas están
relacionados entre sí como los cuadrados de los números naturales.
B) Respecto a las frecuencias: Bohr generalizó la ley de Balmer a la siguiente
expresión:
1/l = R ( 1/J²-1/K² ) siendo K>J
De este modo se presenta la posibilidad de existencia de nuevas series espectrales
correspondientes a radiaciones producidas al saltar el electrón desde órbitas
superiores a órbitas cualesquiera más inferiores. Sabemos que los saltos a la órbita
n=2 dan espectro visible, por lo tanto los saltos a la órbita n=1, n=3, n=4,... darán
espectros situados en la zona del infrarrojo y del ultravioleta.
En definitiva, el estudio de los espectros conduce a la existencia de diversos niveles
energéticos dentro del átomo. Estos niveles corresponden a los posibles estados de
distribución de los electrones en la corteza atómica.
Espectro Electromagnético
Se denomina espectro electromagnético a la distribución energética del conjunto de
las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se denomina espectro
electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite
(espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha
radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar.
Los espectros se pueden contemplar mediante espectroscopios que, además de
permitir observar el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son
la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la radiación. La longitud de una
onda es el período espacial de la misma, es decir, la distancia que hay de pulso a
pulso.
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Frecuencia es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de
tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.
El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de
onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz
visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud
de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite para la longitud de onda
más pequeña posible es la longitud de Planck mientras que el límite máximo sería
el tamaño del Universo aunque formalmente el espectro electromagnético es infinito
y continuo.
Para su estudio, el espectro electromagnético se divide en segmentos o bandas,
aunque esta división es inexacta.
MATERIALES Y EQUIPOS:
fuente de energía.
Reóstato
Tubo de descarga de gases
Espectrómetro
PROCEDIMIENTO:
1. Montar el tubo de descarga de gases en los electrodos de la fuente de
energía.
2. Conectar los extremos de los alambres de la fuente de energía al reóstato
3. Conectar el enchufe de la fuente de energía al tomacorriente.
4. Disponer el espectrómetro de manera que la ranura coincida con el tubo de
descarga de gases.
5. Registrar las longitudes de ondas de las líneas espectrales que se forman
por la emisión del elemento y registrado en la tabla de datos experimentales.
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FLUJOGRAMA
1. Montar el tubo de
descarga de gases en
los electrodos de la
fuente de energía.
2. Conectar los extremos de los
alambres de la fuente de
energía al reóstato
3. Conectar el enchufe de la fuente
de energía al tomacorriente
4. Disponer el espectrómetro
de manera que la ranura
coincida con el tubo de
descarga de gases.
5. Registrar las longitudes de ondas
de las líneas espectrales que se
forman por la emisión del
elemento y registrado en la tabla
de datos experimentales.
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TABLA DE RESULTADOS: color Longitud de onda (mm)
Tubo elemento
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
Se ha logrado observar el espectro de emisión de un elemento químico utilizando el
espectrómetro del laboratorio, y se logró comprender el fenómeno de los espectros
de emisión y absorción.
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Imágenes sobre la interferencia de ondas.
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Imágenes sobre usos o inventos de la interferencia de ondas.
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BIOGRAFÍA DE THOMAS YOUNG
(Somersetshire, Gran Bretaña, 1773 - Londres, 1829) Científico británico. Nacido
en el seno de una familia de cuáqueros, estudió medicina en Londres (1792),
Edimburgo y Gotinga, donde se graduó. En 1797 pasó a ocupar una cátedra en la
Universidad de Cambridge. De allí marchó a Londres (1799). En 1801-02 fue
catedrático de filosofía natural de la "Royal Institution"; a pesar de ello, hasta 1814
siguió ejerciendo la medicina.
Thomas Young, médico, científico y matemático, debe su fama, sobre todo, a sus
trabajos acerca de la óptica física y de la fisiológica; es considerado el fundador de
esta última: los resultados de las investigaciones que llevó a cabo en tal campo se
hallan expuestos en sus Memorias sobre la luz y sobre el calor (1800-02), donde
aparecen formuladas por vez primera las teorías de la interferencia de la luz y de su
naturaleza ondulatoria.
Esta hipótesis, presentada ya en 1691 por Christian Huyghens, provocó animadas
protestas y discusiones, por cuanto se hallaba en contraste con la teoría
newtoniana, que entonces dominaba. Resulta interesante, aun cuando al margen
de la investigación netamente técnica, el Curso de conferencias sobre la filosofía de
la naturaleza.
Young, que fue además un notable poliglota, alcanzó
un mérito singular en un orden muy diverso de
estudios e intereses: la egiptología, a la cual aportó
una valiosa contribución, singularmente en cuanto a la
lectura de los papiros y a la interpretación de los
jeroglíficos. Acerca de tales materias escribió
numerosas obras, entre las cuales cabe mencionar
Notas sobre Egipto, los papiros y la inscripción de
Rosetta (1815), el artículo Egipto de la Enciclopedia
Británica (1819), Jeroglíficos (1823-29) y Rudimentos de un léxico egipcio (1831)
(ruiza, s.f.).
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Bibliografía enciclopedia. (s.f.). Recuperado el 1 de agosto de 2015, de
http://enciclopedia.us.es/index.php/Anton_van_Leeuwenhoek
reglas de la construcion de imagenes. (s.f.). Recuperado el 1 de agosto de 2015, de
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/fisicaInteractiva/OptGeometr
ica/lentes/ReglasFormacImaLentes.htm
ruiza, m. (s.f.). biografia y vidas. Recuperado el 7 de agosto de 2015, de
http://www.biografiasyvidas.com/biografia/y/young.htm
sanchez, j. (s.f.). cosas de fisica y quimica. Recuperado el 1 de agosto de 2015, de
http://elfisicoloco.blogspot.com/2013/05/formacion-de-imagenes-en-lentes.html