Fundamentos de Física ModernaEspectroscopia

Felipe André Buitrago PorrasG02E07Felipe

[1]

Radiación del Cuerpo Negro- Espectro Electromagnético -

El espectro es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles. Si se refiere simplemente a un objeto el espectro es la radiación electromagnética que emite o absorbe una sustancia cualquiera.

Con esto se puede identificar cualquier sustancia del mismo modo que se identifica a una persona por su huella dactilar

El espectro se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, que como límite podría ser lo que se conoce como la longitud de Plank, hasta la mayor longitud de onda, el tamaño del universo.

De manera formal el espectro es continuo e infinito.

Rango del espectro

El rango del espectro puede ser descrito por:

Donde c es la velocidad de la luz, h la constante de Plank, E la energía, λ la longitud de onda y f la frecuencia.

Por ello puede apreciarse que las ondas de alta frecuencia tienen una longitud de onda corta y mucha energía. Lo contrario pasa con ondas de baja frecuencia.

Basados en la longitud de onda, las radiaciones electromagnéticas se clasifican en:

Ondas de radio

Microondas

Infrarrojos

Luz visible

Ultravioleta

Rayos X

Rayos gamma

[2]

Espectro electromagnético

El comportamiento de las radiaciones electromagnéticas depende de su longitud de onda. Cuando estas interactúan con átomos y moléculas puntuales el comportamiento también depende de la cantidad de energía por quantum que lleve. Asi como las ondas de sonido estas también pueden dividirse en octavas.

Siempre que las ondas se encuentran con un medio su longitud de onda se reduce.

Las longitudes de la radiación electromagnética son declaradas por lo general en términos referentes al vacío pero a veces esto nos es suficiente para el estudio de algunos fenómenos.

Bandas del espectro electromagnético Banda Longitud de onda

(m)Frecuencia (Hz) Energía (J)

Rayos Gamma <10*10^-12 >30*10^18 >20*10^-15

Rayos X <10*10^-9 >30*10^15 >20*10^-18

Ultravioleta Extremo <200*10^-9 >1,5*10^15 >993*10^-21

Ultravioleta Cercano <380*10^-9 >7,89*10^14 >523*10^-21

Luz Visible <780*10^-9 >384*10^12 >255*10^-21

Infrarrojo Cercano <2,5*10^-6 >120*10^12 >79*10^-21

Infrarrojo Medio <50*10^-6 >6*10^12 >4*10^-21

Infrarrojo lejano <1*10^-3 >300*10^9 >200*10^-24

Microondas <10^-2 >3*10^8 >2*10^-24

Ultra alta frecuencia/Radio

<1 >300*10^6 >19,8*10^-26

Muy alta frecuencia/Radio

<10 >30*10^6 >19,8*10^-28

Onda corta/Radio <180 >1,7*10^6 >11,22*10^-28

Onda media/Radio <650 >650*10^3 >42,9*10^-29

Onda larga/Radio <10*10^3 >30*10^3 >19,8*10^-30

Muy baja frecuencia/Radio

>10*10^3 <30*10^3 <19,8*10^-30

Espectroscopia

Se refiere al estudio entre la radiación electromagnética con la materia, con absorción y emisión de energía radiante.

Existen 3 casos de interacción con la materia:

1. Choque elástico: se da solo un cambio en el impulso de los fotones.

2. Choque inelástico

3. Absorción o emisión resonante de electrones

Espectroscopia

El dominio de la espectroscopia es el mecanismo por el cual la materia emite radiación electromagnética.

La radiación electromagnética se atribuye a las diferencias de energía que ocurren cuando un electrón pasa de un nivel de energía a otro.

Esta estudia en que frecuencia o longitud de onda una sustancia puede absorber o emitir energía en forma de un cuanto de luz.

La energía de ese cuanto de luz (fotón) o su correspondiente frecuencia equivale a la diferencia entre 2 estados cuánticos se la energía de la sustancia estudiada.

Espectroscopia

El objetivo de la espectroscopia es obtener información de un cuerpo radiante. Por ejemplo:

La estructura interna o su temperatura

La composición o la cinética de una reacción química

Identificar átomos o moléculas a través de su espectro

[3] Espectroscopio

Ejemplos de espectros de emisión y absorción

[4] [5]

Sodium Absorption Spectrum

Sodium Emission Spectrum

Ejemplos de espectros de emisión y absorción

Oxigen Absorption Spectrum

Oxigen Emission Spectrum

Litium Absorption Spectrum

Litium Emission Spectrum

[6] [7]

Referencias

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_electromagn%C3%A9tico#cite_note-5

http://www.astrofisicayfisica.com/2012/06/que-es-el-espectro-electromagnetico.html

http://www.espectrometria.com/espectro_electromagntico

http://es.wikipedia.org/wiki/Espectroscopia

Para las imágenes:

[1] http://i.ytimg.com/vi/MlUHEGSqllo/maxresdefault.jpg

[2] http://kids.alma.cl/wp-content/uploads/01ALMAkids_g.jpg

[3] http://www.iesalfonsox.com/images/AulaFisica/Espectroscopio%20de%20Kirchhoff.jpg

[4] http://2.bp.blogspot.com/-fT4q5QdmV1g/TttAQHnA9_I/AAAAAAAAAhs/YR-VOwINgwE/s1600/Espectros%2Bde%2Babsorci%25C3%25B3n%2By%2Bde%2Bemisi%25C3%25B3n%2Bdel%2Bhidr%25C3%25B3geno.jpg

[5] http://casanchi.com/fis/espectros/sodio.htm

[6] http://casanchi.com/fis/espectros/oxigeno.htm

[7] http://casanchi.com/fis/espectros/litio.htm