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Estudio de espectros atómicos en
el laboratorio de física
Estudio de espectros atómicos
Objetivo
El objetivo de esta práctica es el estudio de las redes de difracción y la técnica de la espectroscopia o estudio de los espectros. Se profundizará en este tema y se verá su aplicación.
Marco teórico
El espectro de la luz se refiere a la radiación electromagnética que puede ser percibida por el ojo humano. Cuando la luz blanca se hace pasar a través de un prisma óptico, se produce el efecto de dispersión, que consiste en la separación de las distintas longitudes de onda que forman el rayo incidente. Esto da lugar a un espectro continuo, que contiene el conjunto de colores que corresponde a la gama de longitudes de onda que lo integran.
Sin embargo, los elementos químicos en estado gaseoso y sometidos a temperaturas elevadas producen espectros discontinuos, en los que se aprecia un conjunto de líneas que corresponden a emisiones de sólo algunas longitudes de onda. Se identifican tres tipos de espectros:
Espectros continuos : Donde están presentes todas las longitudes de onda de la radiación, con diferentes intensidades, y que es típico de cuerpos sólidos calentados.
Espectro discontinuo o de líneas : Donde están presentes sólo algunas de las longitudes de onda de la radiación, también con diferentes intensidades, y es típico de gases o vapores calentados a cierta temperatura.
Espectro de bandas : Donde están presentes regiones de emisión agrupadas en zonas determinadas del espectro, y es típico de líquidos.
Antecedentes
En esta práctica se observarán diferentes tipos de espectros y se determinarán sus características fundamentales. Cada equipo de trabajo tendrá en su puesto de trabajo una lámpara espectral de un elemento químico determinado, colocada en su banco óptico.
La tarea consiste en determinar el elemento químico presente en la lámpara espectral que tiene el equipo. Luego de encender la lámpara, se observará el espectro que produce y se anotará el orden en que se ven las líneas y el color de cada una.
Para determinar las longitudes de onda de cada una de las líneas, se utilizará el mismo procedimiento que se usó en la práctica de las redes de difracción, utilizando la fórmula de los máximos de interferencia en las redes:
ds nθ ⅇ =mλ
Donde: - d es el parámetro de la red llamado período y es igual a la distancia entre dos rendijas vecinas. - λ es la longitud de onda de la luz del láser ya conocida. - m es el número entero que da el orden del mínimo, contando a partir del centro del patrón y que es igual a 1, 2, 3, etc.
Una vez que se hayan determinado las longitudes de onda de cada línea del espectro, es necesario identificar a qué elemento químico corresponde, utilizando las tablas proporcionadas en el laboratorio.
Mediciones y cálculos
Se realizaron las siguientes mediciones y cálculos:
L = 2.17 m = 2170 mm m = 1 d = 1/300 líneas/mm = 0.00333 líneas/mm X Azul = 20 cm = 200 mm X Verde = 23.2 cm = 232 mm X Amarillo = 25 cm = 250 mm X Rojo = 26.3 cm = 263 mm
Utilizando la fórmula de los máximos de interferencia, se calcularon las longitudes de onda de cada línea observada:
λ Azul = 3.05 x 10^-4 mm λ Verde = 3.53 x 10^-4 mm λ Amarillo = 3.81 x 10^-4 mm λ Rojo = 4.006 x 10^-4 mm
Al comparar estos valores con la tabla de espectros proporcionada, se concluye que el gas presente en la lámpara es de mercurio.
Conclusiones
Los espectros observados cambian según el valor de λ, y este valor indica el elemento químico que se utilizó en la práctica.
Para identificar el elemento químico presente en las lámparas que iluminan el laboratorio, sería necesario observar sus espectros. Generalmente, estas lámparas contienen mercurio.
La diferencia entre los espectros de las lámparas y el espectro observado en el ejercicio complementario podría ser la intensidad de la luz. En las lámparas de casa, es posible que la sustancia en su interior sea argón, kriptón o incluso vapor de mercurio, ya que son los que se utilizan para dar la luz blanca de estos focos.
