Espectroscopía Óptica: E E ± hv

ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA Bryan Stiven Parra c.c 1088319755 David Parra Zuluaga c.c 1093223391 Grupo  Su!grupo " 3 Pre#entado a$ P%d &o%n 'uiroga (urtado Pro)e#or titular Departa*ento de +,#ica y -ate*tica# /niver#idad ecnolgica de Pereira +ec%a de entrega del in)or*e$ 05112015

RESUMEN n e#ta prctica #e o!#erv o!#erv lo# e#pectro# e#pectro# producido# por tu!o# de di)erente# di)erente# ele*ento# ele*ento# co*o co*o -erc -ercur urio io44 ad* ad*io io44 Pota# Pota#io io44 6en 6en e (idr (idrog ogeno eno44 e#to e#to #e %io %io por *edi *edioo del del e#pectro#copio4 en el cual #e pod,a ver en u *edida de la e#cala e#ta!a cada l,nea del e#pectro.

1. INTR INTRO ODUCC DUCCIÓ IÓN N /n to*o o *olcula puede a!#or!er o e*itir radiacin electro*agntica #olo de )recuencia# !ien de)inida#4 de!ido a ue lo# lo# elec electtrone# one# dent dentrro del del to* to*oo #e encu encuen entr tran an en e#t e#tado# ado# ener energgti tico# co# lla*ado# lla*ado# :e#tacionari :e#tacionario#;. o#;. #,4 >#,4 la ?nic ?nicaa po#i po#i!i !ili lida dadd para para ue ue el elec electr trn n au*e au*ent ntee #u ener energ, g,aa ocur ocurre re cuand cuandoo e)ect e)ect?a ?a :#al :#alto to#; #; entr entree nivel nivele# e#  per*itido#4 e*itiendo o a!#or!iendo en e#e e#e proc proce# e#oo una una cant cantid idad ad di#c di#cre reta ta de

energ,a. #ta cantidad #e puede cuan cuantti)ic i)icar ar a trav# av# de la #igu #iguiiente ente )r*ula ue relaciona la energ,a  de un e#tado e#tacionar nario con la de otro cuale#uiera @. ' 

 E = E ± hv

n donde %v #e de)inen co*o el cuanto de energ,a4 % e# la con#tante de PlancA y v la )recuencia de la radiacin.
una ganancia o prdida de una cantidad de energ,a igual a la di)erencia de energ,a entre lo# do# e#tado#$
en %onor a &o%an &aco! Bal*er  uien catlogo la# l,nea# e#pectrale# del %idrgeno. n e#te ca#o nC2 y *C34 F y 54  para roo4 verde aul y violeta re#pectiva*ente. 1 de Balmer

' 

 E − E v= h

on el )in de o!tener re#ultado# e#pec,)ico#4 Bo%r propu#o ue en el ca#o del %idrgeno4 lo# e#tado# e#tacionario# corre#pondan a or!ita# circulare# del electrn alrededor del n?cleo y ue el *o*entu* angular < de e#te electrn de!,a #er un *?ltiplo entero de  " % C %2. >l unir e#ta# idea# e# po#i!le calcular la energ,a de lo# e#tado# e#tacionario# del electrn por *edio de la #iguiente ecuacin$  E=

 Rhc n

2

n donde E e# la con#tante de Eyd!erg4 c la velocidad de la lu4 e la carga elctrica del electrn4 n un entero po#itivo ue denota el nivel energtico. n con#ecuencia la pri*era ecuacin #e  puede e#cri!ir co*o$ 1

 λ

 1

1

n

m

= R ( 2 −

2

)

n donde n denota el e#tado energtico inicial o !a#e y * el )inal para el ca#o de e*i#in.
2. OBJETIVOS 2.1. /tiliar el e#pectro#copio co*o %erra*ienta para la identi)icacin de ele*ento# de#conocido# por #u e#pectro de e*i#in. 2.2. > trav# del e#tudio del e#pectro de e*i#in del %idrgeno4 veri)icar la teor,a de Bo%r #o!re el to*o del %idrgeno *ediante de la deter*inacin de la con#tante de Eyd!erg.

3. PROCEDIMIENTO EXPERIMETAL 3.1. #pectr*etro ptico$ l e#pectr*etro con#i#te4 en e#encia4 en un anteoo HI4 do# coli*adore# H1 y 2I y un pri#*a de di#per#in HPI. H1I e# un #i#te*a de lente# *ontado dentro de un tu!o tele#cpico con una ranura au#ta!le en un e=tre*o4 tiene por o!eto lograr un %a de rayo# paralelo# proveniente# de la ranura ilu*inada.
alrededor del centro del #oporte4 y #e 3.7. on lo# dato# to*ado# en lo# pa#o# 3.F y di#ponen %oriontal*ente con lo# ee# en 3.5 #e con#truye un gr)ico de longitud de el *i#*o plano. n el centro del onda L Hen MI4 v#. la e#cala H##@I4 la cual in#tru*ento %ay una plata)or*a HBI #o!re #er lla*ada cu!" #$ c"%&'"c&(). la cual %ay un pri#*a de di#per#in HPI ue produce una #erie de l,nea# 3.*. Se ree*plaa la )uente para tu!o# GKSS<E4 por la )uente para ali*entar  e#pectrale# de!ido a alguna )uente el tu!o de %idrgeno4 #e enciende y #e lu*ino#a H+1I Huno de lo# tu!o# ue #e o!#erva el e#pectro n,tida*ente. dan para la prcticaIJ el anteoo HI tendr #o!re #u e#cala una po#icin de)inida para 3.+. Se anotan la# po#icione# #o!re la e#cala cada l,nea4 corre#pondiente a cada  para la# l,nea# e#pectrale# del %idrgeno y longitud de onda en particular. ulI y L   HioletaI diria lo# rayo# lu*ino#o# %acia el anteoo corre#pondiente# con cada l,nea e#pectral. HI4 de#pu# de re)leado# en una cara del  pri#*a HPI. 1 ϒ 

4. DATOS OBTENIDOS

3.2. Se enciende la l*para de Eeuter H+2I y un tu!o GKSS<E H+1I y #e o!#erva a trav# del anteoo HI.

3.3. n el e=tre*o del coli*ador H1I %ay un tornillo ue regula la a!ertura de la ranura au#ta!le y de e#a *anera #e le puede dar  nitide a la# l,nea# e#pectrale#.

C-%-

C"#,&Ec"%" / L-)0&u# #$ -)#"

Eoo >*arillo erde >ul ioleta

543 41 745 842 84

F38 090 5382 F800 3729

3.4. Se o!#erva una l,nea e#pectral !ien de)inida y #e nota #u u!icacin en la e#cala graduada H##@I. >l tie*po #e va girando el anteoo en #u plano %oriontal.

3.5. Se anotan la# po#icione# #o!re la e#cala  para una #erie de l,nea# e#pectrale# !ien de)inida# y #e !u#ca en ta!la# la longitud de onda corre#pondiente4 acorde al ele*ento de e#tudio.

3.6. Se repite el pa#o anterior con cada uno de lo# tu!o# conocido#.

e#pectrale# de ele*ento#

C-%- Eoo +uerte  6arana >*arillo erde >ul ioleta

M$cu&Ec"%" / L-)0&u# #$ -)#" F43 547 41 749 948 114F

900 150 5971 5F1 F358 F0F7

Cu!" #$ c"%&'"c&()

&#(0$)-

Mercurio 8000 f(x) =6000 - 404.91x + 8531. R² = 0.98 4000 2000 0

Escala ss'

P-"&C-%-

Ec"%" /

L-)0&u# #$ -)#"

Eoo Eoo d!il  6arana >*arillo erde +uerte erde d!il erde ioleta d!il ioleta +uerte

748 84F 849 847

307 2F7 5812 5772

C-%- Eoo  6arana >*arillo erde

94 949 1047 1249 12

5310 5005 508F

Eoo

745

erde

945

ioleta

1149

•

Se !u#ca4 con !a#e en la ecuacin 1L C EH1n2  " 1*2I encontrar el valor de la con#tante de Eyd!erg E y a#, de*o#trar  ue la teor,a de Bo%r e# vlida para el to*o de %idrgeno. on tal )in con#trui*o# una gr)ica lineal con lo# dato# e=peri*entale# o!tenido# de 1L en )uncin de H1n2 " 1*2I a partir de la cual #e pueda o!tener un valor de E. Para deter*inar e#ta con#tante to*a*o# la curva de cali!racin del *ercurio4 ya ue e# la ue *eor coe)iciente de correlacin tiene4 de todo# lo# ele*ento# ue #e to*aron *edicione#.  y =−404,91  x + 8531,5

FF2F F3F0

N$() Ec"%" / L-)0&u# #$ -)#" 543 545 549 48

Ec"%" /

5. ANLISIS  DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Longitud de Onda

2 4 6 8 10

C-%-

532 5902 580F 5080

>dicional*ente #e realiaron lo# #iguiente# clculo# para realiar la gr)ica del (idrogeno ue #e *ue#tra a continuacin.

L-)0&u# #$ -)#" C-%- c"%cu%"# "

1%")#"

1)829: 1,829

Eoo

5F9F475 18199F4385

041F

erde

F8F4855 213F534778

0419

ioleta 37134071 2931848F7

0421

I)c$&#u,'$ #$ %" ,$#&#"

Hidrogeno 300000 250000 f(x) = 1134984.67x + 18657. 200000 R² = 0.87 150000 Longitud de onda calculada100000 50000

R ; 1<.134.+*4=67

0 0.2 0.10 0.•

(1/n^2)-(1/m

Seg?n la ecuacin ue #e o!tuvo de la gr)ica anterior$

R;1<.134.+*4=67 1,9 Si #e puede deter*inar el valor de la con#tante de Eyd!erg4 a partir de la gr)ica y la ecuacin 1L C EH1n2 " 1*2I. •

Q!tuvi*o# un porcentae de error entre el valor ue o!tuvo de E y el valor ue #e encuentra en lo# li!ro#. E terico C 1409777 R 107 H1*I  Error =

|Valor experimental −Valor teórico|

±

4371=37+9 1,9


Valor teórico

|

%Error =

•

1,013498467∗10

7

−1,097677653 7 1,0976776534 ∗10


encuentren entre 780 n* y 380 n*J e# decir la# #erie# de Bal*er con nC2 ue van de#de 3500 > %a#ta 7000 >. Por ello4 a e#ta !anda de )recuencia# #e le lla*a regin vi#i!le del e#pectro electro*agntico.
A%0u)" ">%&c"c&-)$ $>$c-c->&" (>&c" -)

#$

%"

n u,*ica Hindican la po#i!le )or*ula de lo# co*pue#to# y la# cantidade# de lo# ele*ento# ue lo con)or*anI4 ),#ica nuclear He#tudia la in)luencia del ta*ao y la )or*a del n?cleo de un to*o #o!re #u e#tructura at*ica e=terna.I y a#trono*,a Hlo# cuerpo# cele#te# ue e*iten onda# electro*agntica# por  *edio de #u e#pectro indican la co*po#icin u,*ica de la )uente lu*ino#a y el e#tado ),#ico de #u *ateria4 el e#pectro revela #i el cuerpo lu*ino#o y la tierra #e acercan o #e alean entre #,4 ade*# de indicar la velocidad relativa a

la ue lo %acenI4 ente otra# di#ciplina# cient,)ica#.

O" ">%&c"c&-)$ >nli#i# co*parativo de *ue#tra# para el control de calidad. >nli#i# de *ue#tra# orgnica# e inorgnica#. Knve#tigacin y de#arrollo de nuevo# producto#.
6. CONCLUSIONES •

-ediante e#ta prctica #e pudo calcular la con#tante de Eyd!erg

R; 1<.134.+*4=67

±

4371=37+9

1,9 Se veri)ica e=peri*ental*ente ue la teor,a de Bo%r e# vlida para el to*o de %idrgeno. > pe#ar de ue el e#pectro#copio e# una !uena %erra*ienta para identi)icar ele*ento#4 e#te no e#

100V preci#o4 *ientra# no #e utilia en condicione# ideale#4 e#to #e de!e a ue en alguno# ele*ento# #e o!#erva!an e#pectro# de poca de)inicin..

7. RE?ERENCIAS BIBLIO@R?ICAS 7.1.

1

Gu,a de