Espectroscopio

Universidad Nacional del Nordeste Facultad de Ciencias Exactas, Naturales y Agrimensura

Electricidad, Magnetismo, Óptica Y Sonido Trabajo Práctico Nº 11: ESPEC ESPECTRO TROSCO SCOPIO PIO

Año 2011. Segundo Cuatrimestre. Profesora titular: Dra. Noemí Sogari. Profesor a cargo del grupo: Guillermo Cabral. Grupo Nº3 Miércoles 14 -16 hs

Comisión: Integrantes: 

Aristiqui, María Florencia; LU nº42369.

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Kallus, Claudia Silvina; LU nº38690



Peón, María Gabriela; LU nº39181



Peralta, Gabriela Guadalupe; LU nº43037

Fecha de realización: 19 de octubre de 2011 Fecha de entrega: 26 de octubre octubr e de 2011

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Objetivos del trabajo:

Trazar la curva de un espectroscopio Analizar la composición espectral de un determinado haz de luz.

Elementos a emplear: Espectroscopio, lámparas de luz blanca, filtros de interferencias longitudinales de onda conocidas, lámparas monocromáticas.

Introducción Cuando incide la luz monocromática sobre un prisma se presenta el haz es refractado y se produce produce desviación, desviación, es decir decir que el haz de luz saliente se desvía un cierto cierto ángulo δ de su trayectoria original;Hay un ángulo para el cual el haz atraviesa el prisma paralelo a su base y sale desviado desviado con un ángu ángulo lo que se deno denomina mina ángu ángulo lo de desviación desviación mínimo. mínimo. ;mientras que si la luz es policromática, se presenta además dispersión y hay un águlo de desviación mínimo para cada longitud de onda... Los diferentes componentes de la luz se desvían de modo inversamente proporcional a su longitud de onda: la luz violeta es la que más se desvía y la luz roja la que menos se desvía. LUZ MONOCROMATICA MONOCROMATICA (UN SOLO COLOR).

SE PRODUCE DESVIACION MÍNIMA LUZ POLICRÓMATICA





-El color violeta es el mas desviado -La dispersión del espectro esta dada por: df – dc = (nf-nc) A Nf: índice índice de refracción refracción para para el el azul. Nc: índice índice de de refracció refracciónn para el rojo. rojo. Para analizar la composición espectral de un determinado haz de luz, se emplea un dispositivo como el de la figura1, que consta de una rendija graduable, de bordes paralelos paralelos que deja pasar un haz divergente divergente de luz proveniente proveniente de una lámpara de arco o filamento incandescente. Este haz que se transforma en paralelo haciéndole pasar por el colimador, (lente acromática colocada entre la rendija y el prisma), incide sobre el prisma que que es el elem elemeento nto disp dispeersa rsante nte y medi mediaante nte otra otra lent lentee se reún reúnen en los los elem elemen ento toss monocromáticos para ser observados por el ojo o por proyección sobre una pantalla o placa fotográfica. fotográfica. La denominación espectroscopio se reserva técnicamente para instrumentos que permiten examinar directamente el espectro mediante lentes que forman el anteojo. Un tercer tubo posee en su extremo una escala transparente en forma tal que se ve con el anteojo, por reflexión en la cara del prisma. Así se ve la imagen de la escala superpuesta con el espectro que se observa. Iguales posiciones de las líneas espectrales sobre la escala corresponden a iguales longitudes de onda.





La denominación de espectroscopio se reserva técnicamente para los instrumentos que

permiten permiten examinar examinar directamente directamente el espectro espectro media mediante nte las lentes lentes que forman forman el anteojo. anteojo. Calibrar el instrumento significa determinar que longitud de onda corresponde a cada división de la escala. Cada línea espectral se desvía al atravesar el prisma superponiéndose en el campo del anteojo a una división de la escala, la que es proyectada sobre la cara de emergencia del prisma por el el tubo proyec proyector tor.. De esta manera pueden situarse ciertas rayas espectrales conocidas sobre la escala, trazando una curva de calibración del instrumento. Esta curva permite determinar la longitud de onda de componentes desconocidos. TRABAJOS PREVIOS

Puesta a punto el espectroscopio. -Enfoque del aparato: se realiza desplazando en forma independiente, el ocular, tubo del antojo, tubo del colimador y proyector de escala. a) Iluminar la ranura del colimador con la luz de sodio y recibir la luz con el anteojo. b) Mover Mover a mano mano el el ocular ocular hasta ver nítidame nítidamente nte el hilo hilo del retículo. retículo. c) Actuar sobre el tubo del colimador y del anteojo hasta obtener una imagen nítida de la ranura del colimador con el anteojo. d) Encender la luz del proyector de la escala y desplazar el tubo hasta la escala quede nítidamente proyectada sobre el campo del anteojo. Para desplazar cada tubo (anteojo, colimador, proyector de escala) aflojar el tornillo del seguro, hacer la corrección y luego volver a apretar. Hecho el enfoque debe verse nítidamente el hilo del retículo, la escala y líneas espectrales. -Ajuste de la línea amarilla del sodio: La división 3 de la escala corresponde a la posición de la línea amarilla del sodio.





CALIBRADO DEL INSTRUMENTO:

1) Iluminar la ranura del colimador con luz blanca e interponer filtros de interferencias cuyas bandas de transmisión difieran de 25mu en 25 mu 2) Anotar para cada filtro el valor de la escala que se superpone a cada banda pasante y el color correspondiente. De esta manera queda calibrada la escala para el espectro visible. 3) Graficar λ en ordenadas y los números de la escala en abscisas. La curva obtenida es semejante a la de la Fig. 2 y constituye la curva de la calibración del instrumento.

DETERMINACION .DE LONGITUDES DE ONDA DESCONOCIDAS 1) De la luz blanca:

a) Iluminar la ranura del colimador con luz blanca y determinar los intervalos de escala correspondiente a cada color. b) Determina Determinarr los intervalo intervaloss de longitud longitud de onda correspondie correspondiente nte a cada cada color color,, haciendo haciendo uso de la curva de calibración. 2) De otras lámparas.

Observar el espectro de varias lámparas y determinar las longitudes de onda de sus líneas espectrales utilizando la curva.

Desarrollo de la experiencia

El primer paso de la experiencia fue la calibración del espectroscopio. Para ello se coloco luz blanca delante del colimador pudiéndose observar el siguiente espectro.

rojo

verde

azul





amarillo n° de divisiones

verde 3,3

4.2

Posteriormente se fueron colocando entre la fuente y el colimador distintas lentes (filtros) con lo cual se podía observar en el ocular un solo color con cada lente, implicando una determinada longitud de onda. Con cada lente se tomó la medida en la escala del ocular y se anotó la longitud onda onda correspondiente correspondiente (dato (dato impreso en cada lente). Con los datos datos obtenidos se construyo el grafico que expresa la medida en el espectroscopio en función de la longitud de onda.

Datos experimentales:







N. de medidas

N. de divisiones

Long. De onda (nm)

Color

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1.2 1.5 2.4 2.8 3.0 3.0 3.9 5.8 7.5 8.5 9.5

700 675 625 600 589 575 550 500 450 436 425

Rojo Rojo Rojo Naranja Amarillo Amarillo Verde Verde Violeta Violeta Violeta

1

Grafico de dispersión.

Llega hasta 700 por que es la máxima longitud de onda observable por el ojo humano. 800 700

y = -28,136x + 725,64

600 a d n o e d . g n o L

500 400 300 200 100

Serie1 Lineal (Serie1)





800 y = -28,136x + 725,64

700 600 a d n o e d . g n o L

500 400

Serie1

300

Lineal (Serie1)

200 100 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9 10 10 11 12

N Divisiones

Calculo matemático de la longitud de onda

Según la ecuación del gráfico

y= y= − 28 . 136 X+

725 . 64

 

y=− 28. 136 136 x 3 725. 725. 64

y= y= 640 , 59 ηm

Calculo del Error:





Conclusión Se logró trazar la curva del espectroscopio. Mediante dicha curva se obtuvo el valor de la longitud de onda de la luz generada por la lámpara de sodio que fue de 640, 59 nm con un error porcentual del 8,75%.





Bibliografía

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Fernández- Galloni. Trabajos prácticos.

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Jenkins White. Fundamentos de óptica.

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Sears, Francis. Fundamentos de física. físi ca. Tomo Tomo III. Óptica. Editorial Aguilar.

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