UNIVERSIDAD DEL VALLEESCUELA DE INGENIERIA MECANICA

Curso: Aprovechamiento de la energía solarRadiación monocromática

Tarea N° 1Presentado al profesor

Gerardo Cabrera CRobinson González Código 0540600

Junio10 de 2010

1. Objetivos a desarrollar Medir la radiación monocromática del bombillo incandescente. Calcular la energía del fotón de diferentes rayos monocromático Graficar la potencia emisiva vs longitud de onda.

2. Datos de referencia El fenómeno de la radiación consiste en la propagación de energía en forma de ondas electromagnéticas a través del vacío o de un medio material, las ondas electromagnéticas son fotones o cuantos de ondas en el vacío, la velocidad de las ondas es 3,0X108 m/s, tienen periodo T, longitud de onda λ.

Se denomina radiación térmica o radiación calorífica a la emitida por un cuerpo debido a su temperatura. Todos los cuerpos con temperatura superior a 0 K emiten radiación electromagnética, siendo su intensidad dependiente de la temperatura y de la longitud de onda considerada. En lo que respecta a la transferencia de calor la radiación relevante es la comprendida en el rango de longitudes de onda de 0,1µm a 100µm, abarcando por tanto parte de la región ultravioleta, la visible y la infrarroja del espectro electromagnético, la radiación visible esta entre 0,38µm a 0,78µm.

A diferencia de la luz blanca, que está formada por muchos componentes, la luz monocromática es aquella que está formada por componentes de un solo color. Es decir, que tiene una sola longitud de onda, correspondiente al color, como se muestra en la tabla 1.

Tabla 1. Longitud de luz monocromática

Los cuerpos negros emiten radiación térmica con el mismo espectro correspondiente a su

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temperatura, independientemente de los detalles de su composición. Para el caso de un cuerpo negro, la función de densidad de probabilidad de la frecuencia de onda emitida está dada por la ley de radiación térmica de Planck, la ley de Wien da la frecuencia de radiación emitida más probable y la ley de Stefan-Boltzmann da el total de energía emitida por unidad de tiempo y superficie emisora, un cuerpo negro es un objeto que absorbe toda la luz y toda la energía radiante que incide sobre él. Nada de la radiación incidente se refleja o pasa a través del cuerpo negro.

E=h∗Cλ (1)

Donde:E = energía de fotónH = 6,625X10-34 J.S constante de planckC = 3,0X108 m/s2 velocidad de la luzλ = longitud de onda

n= eE (2)

Donde:N = flujo de fotonese = emisión por unidad de área

3. Desarrollo y resultados Para el desarrollo de esta práctica se utilizan los siguientes instrumentos y materiales

Radiómetro bombillo filtros

En la práctica se enciende el bombillo, luego se coloca el radiómetro perpendicularmente al rayo de luz del bombillo y a una distancia R, luego en medio de estos se colocan filtros de distintos colores para cambiar la longitud de onda (Figura 1). Se mide las distintas radiaciones o energía emitida por unidad de área (e) [mW/cm2] de cada rayo monocromático, con esta se calcula E gracias a la ecuación 1, se calcula el flujo de fotones por unidad de área (n) [fotones/m2] ecuación 2 y por ultimo calculamos e/ λ.

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Figura 1.Montaje prácticaLos resultados de estos cálculos se muestran en la tabla 2

Tabla 2. Resultados tabulados

Color λ[m] e[w/m] E[J/fotón] n[fotón/m2] e/ λ[w/m um]Azul 0.47*106 140 4.23x10-19 3.31*1020 297.8*106

Amarillo 0.58*106 350 3.43*10-19 1.02*1021 603,48*106

Naranja 0.65*106 400 3.05*10--19 1.31*1021 645.38*106

Rojo 0.74*106 280 2.69*10-19 1.04*1021 378.3*106

Con estos datos se hace la curva e vs λ grafico1 y la curva e/λ vs λ gráfico 2

Grafico 1 . Gráfico 2.

0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.80

50100150200250300350400450

e vs λ

λ(um)

e(w

/m)

0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.80

100200300400500600700

e/λ vs λ

λ(m)

e/λ

(w/m

um

)

4. ConclusionesLa energía (E) de fotón es inversamente proporcional a la longitud de onda del haz de luz monocromático, es decir al aumentar la longitud de onda la energía del fotón va a disminuir y viceversa.El flujo de fotones es mayor en el haz de luz monocromático con menor longitud de onda.El gráfico muestra los puntos donde las longitudes de onda son máximas y nos arrojan las máximas emisiones de radiación en su respectivo haz monocromático

5.Bibliografía Notas de Clase Guía de laboratorio, Universidad de Málaga, Medidas de radiación solar. http://externos.uma.es/geml/guionespract.htm

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6. IndiceObjetivos a desarrollar.....................................................................................................pág. 1Datos de referencia..........................................................................................................pág. 1Desarrollo y resultados.....................................................................................................pág. 2Conclusiones....................................................................................................................pág. 3Bibliografía........................................................................................................................pág. 4Indicé de cuadrosTabla 1. Longitud de luz monocromática..........................................................................pág. 1Tabla 2. Resultados de cálculos.........................................................................................pág.3Indicé de gráficosGráfico 1 e vs λ................................................................................................................pág. 3Gráfico 2 e/λ vs λ.............................................................................................................pág. 3

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