Física y Quimica

Espectroscopia

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Realización

Una red de difracción por transmisión se obtiene grabando multitud de líneas paralelas (600 líneas/mm) sobre una superficie transparente. Las líneas actuarán entonces como espacios opacos que separan las rendijas a través de las cuales pasa la luz.

Cuando sobre una red de difracción incide luz, las distintas rendijas actúan como fuentes independientes, dando lugar a fenómenos de interferencia (ver Difracción en Física de M. Alonso y E. J. Finn. Vol II. Campos y Ondas).

Si la luz es compuesta se produce una separación de las luces que la integran (dispersión), ya que los máximos de difracción se producen a ángulos que dependen de la longitud de onda de la luz dispersada:

Cuando n =0 no existe dispersión para las distintas longitudes de onda. Las distintas luces permanecerán mezcladas observándose el máximo de difracción para un ángulo nulo. Situando por tanto el telescopio en línea con el colimador (ver figura) podremos observar una imagen de la rendija. Fijamos el telescopio apretando el tornillo correspondiente y movemos el ajuste fino para hacer coincidir la línea vertical de la cruz de coordenadas (actuar sobre el ocular hasta que su observación sea nítida) con el centro de la imagen. Anotamos la lectura del ángulo correspondiente usando el nonius (el equipo utilizado suministra una pequeña lupa para facilitar la lectura):

Una vez determinado el ángulo inicial aflojar el tornillo que fija el telescopio y girar éste lentamente (hacia la derecha por ejemplo) hasta encontrar las líneas de distintos colores. El conjunto de líneas observadas (del rojo al violeta) constituye el espectro de primer orden del elemento. Todas ellas satisfacen la condición n =1 en la expresión anterior. Por ejemplo, una luz amarilla de longitud de onda 600 nm se observaría para un ángulo de:

Donde:

Con el fin de determinar la longitud de onda de las distintas líneas procederemos a la inversa, medimos el ángulo al que aparece cada una de ellas y, utilizando ese dato, calculamos la longitud de onda:

Como la ecuación anterior se cumple también para n =-1 podremos observar un espectro idéntico girando el telescopio hacia la izquierda. Pueden determinarse ambos ángulos para mayor seguridad.

Es conveniente no cerrar demasiado la rendija del espectroscopio ya que una línea demasiado fina dificulta el apreciar la posición de la línea vertical de la cruz de coordenadas.

Los datos obtenidos para el espectro obtenido con una lámpara de sodio se muestran en la tabla siguiente:

Color línea

Ángulo medido a la izda.

Ángulo medido a la dcha.

Comentario

Roja

321,0

4,2

Bastante intensa. A la izda línea amarilla

Amarilla

322,0

3,3

Muy intensa. Característica del Na

Verde

322,6

2,5

Bastante intensa. A la dcha. línea amarilla

Verde

324,6

0,6

Verde más oscura. Menos intensa

Azul

352,0

0,0

Poco intensa

Azul?

326,1

359,1

Muy tenue

Azul

326,5

358,7

Intensidad baja

 

Máximos de interferencia en una red de difracción

Lectura del nonius

 

Lecturas a la derecha

Lecturas a la izquierda

 
Dibujo de las líneas obtenidas con una lámpara de sodio. Los colores e intensidades son sólo aproximados