El Espectro Electromagnético preguntas de apertura y discusióN



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El Espectro Electromagnético

1. PREGUNTAS DE APERTURA Y DISCUSIÓN


1. ¿Qué es el espectro electromagnético?

2. ¿Qué es la luz? ¿Conoce alguna teoría al respecto?

3. ¿Sabe que la luz está compuesta de varios colores? ¿A qué se debe el arcoíris?

4. ¿Cómo se puede descomponer la luz?

5. ¿A qué se deben estos colores?

6. ¿Qué es la difracción?

7. ¿Qué es una rejilla de difracción?

8. ¿Sabe lo que es un espectrógrafo?

9. ¿Qué información importante nos brinda el espectro electromagnético?

10. ¿En qué campos de investigación se emplean los espectrógrafos o espectrómetros?


2. OBSERVACIÓN EXPERIMENTAL EN GRUPOS (3 grupos)


- Anote las observaciones.

3. ORGANIZACIÓN TEÓRICA, LECTURA DE APUNTES



V de Gowin (Análisis de actividades experimentales)


Dominio (Pensar) Pregunta Clave Metodológica (Hacer)

Conceptual



1. Teoría - Filosofías ¿De qué depende que se 6. Conclusiones

Teoría Electromagnética observen diferentes Afirmaciones de valor

Teoría Ondulatoria de la Luz colores al descom-

poner la luz?



¿Cuál la relación Afirmaciones de conocimiento

entre color y

longitud de

onda?



2. Principios y Leyes 5. Registro de Datos

-La luz está compuesta por

diferentes longitudes de onda

- La transmisión de la luz es en interacción

forma de ondas


3. Conceptos Relacionados 4. Procedimiento

Ondas, difracción, espectroscopia,

longitud de onda

Tema



Acontecimiento

Espectro Electromagnético

Cuando la luz atraviesa una red de difracción

se descompone en un espectro de colores




Teoría


LA LUZ Y EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO.

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 observar 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.

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.


Espectro visible


Color

Longitud de onda




violeta

380–450 nm

azul

450–495 nm

verde

495–570 nm

amarillo

570–590 nm

naranja

590–620 nm

rojo

620–750 nm

Por encima de la frecuencia de las radiaciones infrarrojas se encuentra lo que comúnmente es llamado luz, un tipo especial de radiación electromagnética que tiene una longitud de onda en el intervalo de 0,4 a 0,8 micrómetros. Este es el rango en el que el sol y las estrellas similares a las que emiten la mayor parte de su radiación. Probablemente, no es una coincidencia que el ojo humano sea sensible a las longitudes de onda que emite el sol con más fuerza. La luz visible (y la luz del infrarrojo cercano) es normalmente absorbida y emitida por los electrones en las moléculas y los átomos que se mueven de un nivel de energía a otro. La unidad usual para expresar las longitudes de onda es el Angstrom. La luz que vemos con nuestros ojos es realmente una parte muy pequeña del espectro electromagnético, la radiación electromagnética con una longitud de onda entre 380 nm y 760 nm (790-400 terahercios) es detectada por el ojo humano y se percibe como luz visible. Otras longitudes de onda, especialmente en el infrarrojo cercano (más de 760 nm) y ultravioleta (menor de 380 nm) también se refiere a veces como la luz, especialmente cuando la visibilidad a los seres humanos no es relevante. Si la radiación tiene una frecuencia en la región visible del espectro electromagnético se refleja en un objeto, por ejemplo, un tazón de fruta, y luego golpea los ojos, esto da lugar a la percepción visual de la escena. Nuestro sistema visual del cerebro procesa la multitud de frecuencias se refleja en diferentes tonos y matices, y a través de este, no del todo entendido fenómeno psico-físico, la mayoría de la gente percibe un tazón de fruta; Un arco iris muestra la óptica (visible) la parte del espectro electromagnético.

La luz puede usarse para diferentes tipos de comunicaciones. Las ondas de luz pueden modularse y transmitirse a través de fibras ópticas, lo cual representa una ventaja pues con su alta frecuencia es capaz de llevar más información.

Por otro lado, las ondas de luz pueden transmitirse en el espacio libre, usando un haz visible de láser.

En la mayoría de las longitudes de onda, sin embargo, la información transportada por la radiación electromagnética no es detectado directamente por los sentidos humanos. Las fuentes naturales producen radiación electromagnética en el espectro, y nuestra tecnología también se puede manipular una amplia gama de longitudes de onda. La fibra óptica transmite luz que, aunque no es adecuado para la visión directa, puede llevar los datos que se puede traducir en sonido o una imagen. La codificación utilizada en estos datos es similar a la utilizada con las ondas de radio.


Espectroscopios


espectrómetros ópticos



Comparación de diferentes espectrómetros
basados en la difracción: reflexión
óptica, refracción óptica y fibra óptica.

Los espectroscopios se usan a menudo en astronomía y en algunas ramas de la química. Los primeros aparatos de este tipo eran simplemente un prisma con graduaciones que marcaban las longitudes de onda de la luz. Los espectroscopios modernos, como los monocromadores, generalmente usan una rejilla de difracción, una hendidura móvil y una especie de fotodetector, además de estar automatizados y controlados por un ordenador. El espectroscopio fue inventado por Gustav Robert Georg Kirchhoff y por Robert Wilhelm Bunsen.

Cuando un material se calienta hasta la incandescencia emite una luz que es característica de la composición atómica del material. Las frecuencias de luz particulares dan lugar a bandas bruscamente definidas en la escala, que son similares a huellas digitales. Por ejemplo, el elemento sodio tiene una






doble banda amarilla muy característica, conocida como líneas D del sodio a 588.9950 y 589.5924 nanómetros, cuyo color será familiar a quien haya visto una lámpara de vapor de sodio de baja presión.
En el diseño del espectroscopio original, a principios del siglo XIX, la luz entraba en una hendidura y una lente colimadora transformaba la luz en un haz delgado de rayos paralelos. La luz pasaba entonces por un prisma (en espectroscopios portátiles, por lo general un prisma Amici) que refractaba el haz de luz en un espectro, debido a que las diferentes longitudes de onda eran refractadas en cantidades diferentes por la dispersión. Esta imagen se veía entonces a través de un tubo con una escala que se transponía sobre la imagen espectral, permitiendo su medida directa.

Con el desarrollo de la película fotográfica, se creó el espectrógrafo, que era más exacto. Estaba basado en el mismo principio que el espectroscopio, pero tenía una cámara en lugar del tubo de inspección. En años recientes, la cámara ha sido sustituida por circuitos electrónicos construidos alrededor del tubo fotomultiplicador, permitiendo el análisis espectrográfico en tiempo real con mucha más exactitud. En los sistemas espectrográficos también se usan series de fotosensores en lugar de la película.

Tal análisis espectral, o espectroscopia, se ha convertido en un importante instrumento científico para analizar la composición de material desconocido, y para estudiar fenómenos y teorías astronómicas. El espectrómetro mide longitudes de onda.esquema de un espectrómetro de rejilla


DIFRACCIÓN


La difracción es junto con la interferencia un fenómeno típicamente ondulatorio. La difracción se observa cuando se distorsiona una onda por un obstáculo cuyas dimensiones son comparables a la longitud de onda. El caso más sencillo corresponde a la difracción Fraunhofer, en la que el obstáculo es una rendija estrecha y larga, de modo que podemos ignorar los efectos de los extremos. Supondremos que las ondas incidentes son normales al plano de la rendija, y que el observador se encuentra a una distancia grande en comparación con la anchura de la misma.luz17.jpg

De acuerdo con el principio de Huygens, cuando la onda incide sobre una rendija todos los puntos de su plano se convierten en fuentes secundarias de ondas, emitiendo nuevas ondas, denominadas ondas difractadas, por lo que la explicación del fenómeno de la difracción no es cualitativamente distinto de la interferencia. Una vez que hemos estudiado la interferencia de un número limitado de fuentes, la difracción se explica a partir de la interferencia de un número infinito de fuentes.


*Rejilla de difracción


La rejilla de difracción es usada para medir la longitud de onda de la luz con un instrumento práctico. La rejilla es básicamente un gran número de rendijas paralelas y espaciadas en una pantalla opaca. Una rendija puede tener 10000 rendijas en 1 cm

 Descripción


http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/difraccion/difraccion.gif


http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/ondas/difraccion/difraccion1.gif


Sea b la anchura de la rendija, y consideremos que las infinitas fuentes secundarias de ondas están distribuidas a lo largo de la rendija.

  • La diferencia de caminos entre la fuente que pasa por el origen y la que pasa por el punto x es, senq .

  • La diferencia de caminos entre la fuente situada en el origen y la situada en el otro extremo de la rendija será senq .

El estado del punto P es la superposición de infinitos M.A.S. La suma de los infinitos vectores de amplitud infinitesimal produce un arco de circunferencia, cuya cuerda es la resultante A.

El ángulo δ que forma el vector situado en x con la horizontal vale kx·senq

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