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OPTICA Objetivo El alumno realizará análisis de sustancias con base en diferentes fenómenos relacionados con el comportamiento de la luz a través de las leyes y principios de la óptica para la aplicación en los procesos de transformación. 3.1 Espectroscopia y fotometría Describir las características de la onda luminosa, dispersión de la luz y de sustancias transparentes, aberración crómica, análisis espectral, espectroscopio de prisma. Aplicar la ley de Lambert para la comparación de intensidades. Realizar análisis de sustancias a través de la absorción electromagnética. Interpretar los resultados en base a la cantidad de energía absorbida. 3.2 Interferencia y difracción Explicar los conceptos de interferencia y difracción de la luz, que aplican en instrumentos de medición para la determinación de características fisicoquímicas de materias primas y productos. Interpretar la transformada de Fourier como método matemático en el desarrollo en serie de la curva obtenida (Interferograma). Interpretar el fenómeno de la difracción y su aplicación en instrumentos de medición y análisis. 3.3 Polarización y refracción Explicar las Leyes de Brewster y Snell para la interpretación de los conceptos de polarización y refracción de luz. Utilizar el concepto del índice de refracción para conocer la composición o pureza de sustancias. Identificar los componentes y determinar los límites de operación del polarímetro y del refractómetro. INTRODUCCIÓN LUZ Forma de radiación electromagnética similar al calor radiante, las ondas de radio o los rayos X. La luz corresponde a oscilaciones extremadamente rápidas de un campo electromagnético, en un rango determinado de frecuencias que pueden ser detectadas por el ojo humano.

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ObjetivoEl alumno realizará análisis de sustancias con base en diferentes fenómenos relacionados con el comportamiento de la luz a través de las leyes y principios de la óptica para la aplicación en los procesos de transformación. 3.1 Espectroscopia y fotometría Describir las características de la onda luminosa, dispersión de la luz y de sustancias transparentes, aberración crómica, análisis espectral, espectroscopio de prisma.Aplicar la ley de Lambert para la comparación de intensidades.Realizar análisis de sustancias a través de la absorción electromagnética. Interpretar los resultados en base a la cantidad de energía absorbida. 3.2 Interferencia y difracción Explicar los conceptos de interferencia y difracción de la luz, que aplican en instrumentos de medición para la determinación de características fisicoquímicas de materias primas y productos. Interpretar la transformada de Fourier como método matemático en el desarrollo en serie de la curva obtenida (Interferograma). Interpretar el fenómeno de la difracción y su aplicación en instrumentos de medición y análisis.

3.3 Polarización y refracción Explicar las Leyes de Brewster y Snell para la interpretación de los conceptos de polarización y refracción de luz. Utilizar el concepto del índice de refracción para conocer la composición o pureza de sustancias. Identificar los componentes y determinar los límites de operación del polarímetro y del refractómetro.

INTRODUCCIÓN

LUZForma de radiación electromagnética similar al calor radiante, las ondas de radio o los rayos X. La luz corresponde a oscilaciones extremadamente rápidas de un campo electromagnético, en un rango determinado de frecuencias que pueden ser detectadas por el ojo humano.Naturaleza de la luz La luz es emitida por sus fuentes en línea recta, y se difunde en una superficie cada vez mayor a medida que avanza; la luz por unidad de área disminuye según el cuadrado de la distancia. Cuando la luz incide sobre un objeto es absorbida o reflejada; la luz reflejada por una superficie rugosa se difunde en todas direcciones. Algunas frecuencias se reflejan más que otras, y esto da a los objetos su color característico.Radiación electromagnética Ondas producidas por la oscilación o la aceleración de una carga eléctrica. Las ondas electromagnéticas tienen componentes eléctricos y magnéticos. La radiación electromagnética puede ordenarse en un espectro que se extiende desde ondas de frecuencias muy elevadas (longitudes de onda pequeñas) hasta frecuencias muy bajas (longitudes de onda altas). La luz visible es sólo una pequeña parte del espectro electromagnético.

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Las propiedades de una onda luminosa son: a) LONGITUD DE ONDA. Es la distancia que existe entre dos crestas o dos valles sucesivos de la onda luminosa. Las longitudes de onda de la luz son muy pequeñas: Generalmente se miden en nanómetros (nm) o en angstroms (Å). b) AMPLITUD DE ONDA. Es la distancia que existe entre la parte superior e inferior de la onda. La amplitud de onda le confiere a un rayo luminoso, la intensidad luminosa o brillantez sin modificar el color. Esto significa que si un haz luminoso de un color determinado es más intenso o más brillante que otro del mismo color es porque la amplitud de onda del primero es mayor que la del segundo.

DISPERSION DE LA LUZ Y SUSTANCIAS TRANSPARENTES

ESPECTROSCOPIA. La espectroscopia o espectroscopía es el estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia, con absorción o emisión de energía radiante. Tiene aplicaciones en astronomía, física y química entre otras disciplinas científicas.El análisis espectral se basa en detectar la absorción o emisión de radiaciones electromagnéticas a ciertas longitudes de onda y se relacionan con los niveles de energía implicados en una transición cuánticaExisten tres casos de interacción con la materia:1.- Choque elástico: existe sólo un cambio en el impulso de los fotones. Ejemplo, Difracción de rayos X ( difracción de electrones y la difracción de neutrones).2.- Choque inelástico: por ejemplo la espectroscopía Raman.3.- Absorción o emisión resonante de fotones.

Longitud de onda λ

Amplitud máxima

Dirección de propagación

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DISPERSION DE LA LUZ Y SUSTANCIAS TRANSPARENTES. En un determinado medio la luz se desplaza en línea recta y con una velocidad constante. La luz se desplaza también en un espacio relativamente vacío y en el vacío total, esto a diferencia de las ondas sonoras y de las ondas de agua que requieren de un medio material para que puedan existir y desplazarse. Cuando un rayo luminoso pasa de un medio menos denso (aire, por ejemplo) a otro transparente de mayor densidad, como el agua, vidrio o plástico, su velocidad disminuye. Sin embargo, si abandona este medio más denso y se desplaza nuevamente en el medio menos denso, recobra su velocidad original.Cuando la luz se desplaza a través del aíre suele llegar a la superficie de algún objeto y, en ese punto la luz puede ser:

a) Reflejadab) Absorbidac) Transmitida

Estos cambios de velocidad son importantes pues producen una de las características de la luz: la refracción.

a) Reflejada: Las superficies de los objetos no transparentes reflejan o “rebotan” la luz.

b)Absorbida: Si el objeto es opaco (no transparente), la luz no reflejada en su superficie es absorbida por el objeto y desaparece. La energía luminosa absorbida se transforma en energía calórica dentro del objeto.

Radiación de calor

c) Transmitida: Si el objeto es transparente, la mayor parte del haz luminoso lo atraviesa y continúa su desplazamiento a través del mismo.

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La energía total de un haz luminoso que llega a un objeto (luz incidente) debe equivaler a la suma de la energía de la luz reflejada, absorbida y trasmitida. El material óptico que trasmite los rayos luminosos, de acuerdo a una disposición y orientación definida y regular de sus moléculas, se denomina transparente. Si trasmite la luz pero desordena el trayecto de los rayos y los dirige en todas las direcciones, recibe el nombre de translúcido. Si un material absorbe la mayoría de los rayos luminosos se dice que es opaco.

INDICE DE REFRACCIÓNCuando un rayo luminoso emitido en un medio de menor densidad incide sobre un cuerpo transparente de mayor densidad y que posee superficies planas (un vidrio grueso, por ejemplo) lo puede hacer en varios ángulos de incidencia. Dependiendo del ángulo de incidencia el rayo luminoso experimenta varios fenómenos: a) Si lo hace perpendicularmente a la superficie del cuerpo transparente. El rayo luminoso lo atraviesa sin experimentar ningún tipo de desviación en su trayectoria. La modificación que experimenta es disminuir su velocidad. La velocidad de la luz es de 300,000 Km/seg en el aire. Al atravesar ese medio transparente (vidrio) su velocidad se reduce a 200, 000 km./seg. Por lo tanto el vidrio tendrá un poder de refracción de 1.5 pues el índice de refracción se expresa así:

I R = Velocidad de la luz en el aire Velocidad de la luz en el medio

A continuación se muestran los índices de refracción de una serie de sustancias transparentes:

Sustancia transparente Índice de refracción

Aire 1.0003 Agua 1.3300 Fluorita 1.4340 Glicerina 1.4700 Aceite de inmersión 1.5150 Vidrio 1.5200 Flint 1.6600 Zirconia 1.9200 Diamante 2.4200 Sulfuro de plomo 3.9100

Haz de luz

Material translucido

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INDICE DE REFRACCIÓN RELATIVAAlgunas veces se usa el índice relativo de refracción de una material A, con respecto a otro material B.

Índice relativo =

Donde nA y nB son los índices de refracción absoluta de los materiales A y B.

b) El rayo luminoso incide de manera oblicua sobre la superficie, en un ángulo equivalente a 45° grados o menos. En estas condiciones, el rayo luminoso no atraviesa el cuerpo transparente, y “rebota” sobre su superficie, en un ángulo similar al de incidencia. A esta característica se le denomina reflexión de la luz.

LEY DE SNELLLa ley de Snell es una fórmula utilizada para calcular el ángulo de refracción de la luz al atravesar la superficie de separación entre dos medios de propagación de la luz (o cualquier onda electromagnética) con índice de refracción distinto.

La misma afirma que la multiplicación del índice de refracción por el seno del ángulo de incidencia es constante para cualquier rayo de luz incidiendo sobre la superficie separatriz de dos medios

CONSIDERACIONES DE LA LEY DE SNELL (ANGULO CRÍTICO PARA UNA REFLEXIÓN INTERNA TOTAL).Supóngase que un rayo de luz pasa a través de un material de alto índice de refracción, y penetra en otro de bajo índice.

nA

nB

ϴ1

ϴ2

n1

n2

Reflejado

Refractado

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Parte del rayo incidente se refractará y parte se refleja en la entrecara. Dado que ϴ2 debe ser mayor que ϴ1, es posible hacer ϴ1 lo suficientemente grande para que ϴ2 = 90°. Este valor para ϴ1 se llama ángulo crítico. Para ϴ1 mayor que esto no puede existir ningún rayo refractado; toda la luz se refleja.

Parte del rayo incidente se refractará y parte se refleja en la entrecara. Dado que ϴ2 debe ser mayor que ϴ1, es posible hacer ϴ1 lo suficientemente grande para que ϴ2 = 90°. Este valor para ϴ1 se llama ángulo crítico. Para ϴ1 mayor que esto no puede existir ningún rayo refractado; toda la luz se refleja. La condición para la reflexión interna total es que ϴ1 exceda el ángulo crítico ϴC dado por:

n1 sen ϴC = n2 sen 90° o sen ϴC= n2 / n1

Dado que el seno de un ángulo nunca debe ser mayor que la unidad, esta relación confirma que la reflexión interna total sólo puede ocurrir si n1 > n2

EXPLICACION DE LA LEY DE SNELLSupóngase un rayo de luz que pasa de un medio A, a otro medio B.

Si nB > nA el rayo se refractará (inclinará) hacia la normal NN cuando entra al medio B. Si nB < nA el rayo se deflectará alejándose de la normal NN cuando entra al medio B. En cada caso los rayos incidente y el refractado y la normal caerán todos en el mismo plano.

Si se define el ángulo de incidencia “ i ” y el ángulo de refracción “r” entonces la ley de Snell establece que:

nA sen i = nB sen r

O bien si llamamos nA = ni , i = ϴ1, nB = nr y r = ϴ2

ni sen ϴ1 = nr sen ϴ2

DISPERSIÓN O DESCOMPOSICIÓN DE LA LUZ. La velocidad de un rayo de luz, en un medio depende de su longitud de onda. Los rayos luminosos de ondas cortas pierden más velocidad que aquellos de ondas largas; un rayo de luz azul se desplaza más lentamente que un rayo de luz roja, esto significa que el índice de refracción de un cuerpo transparente varía con la longitud de onda del rayo luminoso que lo atraviese. Por lo tanto, según la ley de Snell, los diversos colores de la luz son refractados y desviados en distinto grado.

Esta propiedad por la que las ondas luminosas de diferente longitud, integrantes de un haz de luz blanca, se desplazan a diferente velocidad en un cuerpo transparente y experimentan desviaciones en su recorrido en diferentes grados de desviación se denomina dispersión o descomposición de la luz.

N

Nr

i

Medio A

Medio B

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Esta propiedad por la que las ondas luminosas de diferente longitud, integrantes de un haz de luz blanca, se desplazan a diferente velocidad en un cuerpo transparente y experimentan desviaciones en su recorrido en diferentes grados de desviación se denomina dispersión o descomposición de la luz.

REFRACCIÓN POR MEDIO DE UN PRISMA.El índice de refracción n del material de un prisma triangular puede medirse determinando el ángulo de desviación mínimo, Dmín., para el prisma en el vacío (o en el aire, para una buena aproximación). (El ángulo de desviación D se muestra en la siguiente figura). Se tiene.

Donde A es el ángulo del vértice (o de refracción) del prisma.

Si el ángulo ϴ es pequeño entonces sen ϴ ≈ ϴ, dando ϴ en radianes. Entonces la ecuación queda:

ABERRACIÓN CROMÁTICA.

n= Sen ½ (A + Dmin.)

Sen ½ A D

A

Luz blanca

n= A + Dmin

A

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Este un defecto de la lente por el cual una lente actúa en parecida a un prisma y refracta cada color de una material en particular. Como resultado, la imagen formada por la lente tiene bordes coloridos.Las principales aberraciones que afectan a una lente son: ABERRACIÓN CROMÁTICA. Si se analiza geométricamente una lente biconvexa, podemos deducir que está formada por dos prismas unidos por sus bases y cuyas superficies se pulieron hasta transformarlas en superficies curvas. En el caso de una lente bicóncava, ésta resulta de la unión de dos prismas por sus vértices ligeramente truncos, y pulimentados hasta que las superficies se hicieran curvas

Esquema que representa teóricamente la construcción de una lente biconvexa (a) y una bicóncava (b) a partir de la unión de pares de prismas.

Un haz de luz blanca que incida sobre la superficie curva de una lente; al atravesarla, refractará y luego dispersará los rayos luminosos de diferentes longitudes de onda que la constituyen. Los rayos que se refractan más son los de menor longitud de onda (violeta y azul) y los rojos y amarillos se refractarán menos.

Se observa que los rayos azules se refractan y desvían más que los rayos de color verde y estos más que los rojos. Cada uno de estos rayos interceptará en distintos focos, al eje principal; existiendo para cada rayo de color refractado distintos puntos focales, uno a continuación del otro. Como consecuencia de lo anterior se formarán imágenes del objeto, en diferentes planos focales.

ANÁLISIS ESPECTRAL.La espectroscopia es una técnica analítica experimental, muy usada en física o química, que se basa en detectar la absorción o emisión de radiación electromagnética de ciertas energías, y relacionar estas energías con los niveles de energía implicados en una transición cuántica. De esta forma, se pueden hacer análisis cuantitativos o cualitativos de una enorme variedad de sustancias. Éstos, conocidos como análisis espectrales consisten específicamente en el estudio de una luz previamente descompuesta en radiaciones monocromáticas mediante un prisma o una red de difracción.

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Por otra parte las orbitales del átomo de un elemento químico son tan características del mismo como las huellas digitales de un individuo, y siempre diferentes de las de cualquier otro elemento. Es así como los físicos han podido catalogar el conjunto de las radiaciones luminosas que emite cada uno de los elementos cuando se halla en estado de incandescencia.

MÉTODOS ESPECTRÓMETRICOS

Espectroscopia atómicaTécnica Excitación Relajación

Espectroscopia de absorción atómica UV-vis Calor

Espectroscopia de emisión atómica Calor UV-vis

Espectroscopia de fluorescencia atómica UV-vis UV-vis

Espectroscopia de rayos X Rayos X Rayos X

Espectroscopia molecularTécnica Radiación electromagnética

Espectroscopia infrarroja Infrarrojo

Espectroscopia ultravioleta-visible Ultravioleta-visible

Espectroscopia de fluorescencia ultravioleta-visible Ultravioleta-visible

Espectroscopia de resonancia magnética nuclear Radiofrecuencias

Técnicas no espectroscópicasTécnica Propiedad

Polarimetría Polarización de la luz

Dispersión óptica rotatoria Polarización de la luz

Refractometría Índice de refracciónInterferometría Índice de refracciónTurbidimetría Dispersión de la luzNefolometría Dispersión de la luz

Espectroscopía Raman Dispersión

Otras técnicas espectrométricasEspectrometria de masas

Difracción de rayos X

PRINCIPIOS DE LA ESPECTROSCOPIA. Los vapores de ciertos elementos imparten un color característico a la llama. Esta propiedad es usada en la identificación de varios elementos metálicos como sodio, calcio, etc.. La coloración en la llama es causada por un cambio en los niveles de energía de algunos electrones de los átomos de los elementos. Para un elemento particular la coloración de la llama es siempre la misma, independientemente de si el elemento se encuentra en estado libre o combinado con otros.

ELEMENTO COLOR DE LA LLAMA INTENSIDAD (Å)

Ba Verde Claro Baja 5.150 Ca Rojo - Anaranjado Media 6.060 Cu Azul verde - intenso Media 5.790 - 5.850 Cr Amarillo Media 5.790 - 5.850 Cs Rojo Claro Media 6.520 - 6.940 In Violeta - Rosado Media 4.510 K Violeta Alta 4.044 Li Rojo - Intenso Alta 6.710

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Na Amarillo Muy Alta 5.890 - 5.896 Pb Azul Gris Claro Escasa ----- Sr Rojo Media 6.620 - 6.880

Ya sabemos que cuando hacemos pasar la luz a través de un prisma óptico se produce el efecto llamado dispersión que consiste en la separación de las distintas longitudes de onda que forman el rayo incidente.

Si hacemos pasar la luz blanca por una sustancia antes de atravesar el prisma, sólo pasarán aquellas longitudes de onda que no hayan sido absorbidas por dicha sustancia y obtendremos el espectro de absorción de dicha sustancia.

Gases como el vapor de sodio absorben de la luz sus longitudes de onda características, produciendo las líneas oscuras de Fraunhofer.

Ahora bien si utilizamos una lámpara de sodio se producen espectros discontinuos en los que se aprecia un conjunto de líneas que corresponden a emisiones de sólo algunas longitudes de onda. Obtenemos así un espectro de emisión

El conjunto de líneas espectrales que se obtiene para un elemento concreto es siempre el mismo, incluso si el elemento forma parte de un compuesto complejo, y cada elemento produce su propio espectro diferente al de cualquier otro elemento. Esto significa que cada elemento tiene su propia firma espectral.

Bunsen y Kirchhoff identificaron los patrones característicos de la líneas de emisión de colores de todos los elementos entonces conocidos

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1.- El siguiente gráfico muestra el espectro de emisión del Na (sodio):

Emisión

Observa que el sodio absorbe las mismas longitudes de onda que es capaz de emitir.

Absorción

LEY DE BEER-LAMBERT

La ley de Beer-Lambert relaciona la intensidad de la luz entrante en un medio con la intensidad saliente después de que dicho medio se produzca absorción. La relación entre ambas intensidadesLa ley explica que hay una relación exponencial entre la transmisión de la luz a través de una sustancia y la concentración de la sustancia, así como también entre la transmisión y la longitud del cuerpo que la atraviesa. Si se conocemos el coeficiente de absorción (α), la concentración de la sustancia (c) puede ser deducida a partir de la cantidad de la luz transmitida.

La unidades de c y α dependen del modo en que se exprese la concentración de la sustancia absorbente. Si la sustancia es líquida, se suele expresar como una fracción molar. Las unidades de α son la inversa de la longitud (por ejemplo cm-1). En el caso de los gases, c puede ser expresada como densidad (la longitud al cubo, por ejemplo cm -3), en cuyo caso α es una sección representativa de la absorción y tiene las unidades en longitud al cuadrado (por ejemplo cm2). Si la concentración de c está expresada en moles por volumen, α es la absorbancia molar normalmente dada en mol.cm2.

La relación de la ley entre la concentración y absorción de la luz está basada en el uso de espectroscopía para identificar sustancias.

La ley de Beer-Lambert puede expresarse a través de las siguientes relaciones:

Para líquidos:

Para gases:

I1I0

= 10 -αᴥ = 10 -αᴥc = 10 -A

I1I0

= e –α � ᴥ = e –α � ᴥN = e –A �

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Donde:I1 e I0 son las intensidades salientes y entrantes respectivamente. ᴥ= es la longitud atravesada por la luz en el medio. c= la concentración del absorbente en el medio. α= es el coeficiente de absorción

A= αᴥc es la absorbancia, que puede calcularse también como:

α= es el coeficiente de absorción.

Donde:λ = es la longitud de onda de la luz absorbida.Kλ= es el coeficiente de extinción.

El valor del coeficiente de absorción α varía según los materiales absorbentes y con la longitud de onda para cada material en particular.

La ley tiende a no ser válida para concentraciones muy elevadas, especialmente si el material dispersa mucha luz.

INTERFERENCIA DE LOS RAYOS LUMINOSOS.

ONDAS COHERENTES: Son aquellas que tienen la misma forma, la misma frecuencia y una diferencia de fase fija (o lo que es lo mismo, la cantidad con la cual las crestas de una onda se adelanta o se atrasan en relación con la otra fija en el tiempo).

DIFRACCIÓN: Se refiere a la flexión o extensión de las ondas alrededor de los bordes de orificios y obstáculos opacos. Esta desviación de la luz de una trayectoria en línea recta da lugar a patrones de interferencia que hacen borrosos los extremos de las sombras. INTERFERENCIA: Este efecto ocurre cuando dos o más ondas coherentes se combinan. La interferencia constructiva (reforzamiento o brillantez) ocurre cuando dos ondas luminosas que se emiten desde un mismo punto y discurren paralelas entre sí haciendo coincidir sus cimas y valles (en fase), suman sus intensidades (brillantez) y al incidir sobre un objeto lo iluminan con mayor intensidad o brillantez (interferencia constructiva).

I1I0

A = -ln

α � = 4πkλ

λ

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En cambio, si dos ondas luminosas discurren ligeramente desfasadas, en un ¼ ó en ½ longitud de onda (contraste de fases de las ondas luminosas) la intensidad de ellas se anula, de manera parcial o total, respectivamente (en la figura b y c) Esto se traduce en que el objeto iluminado por ellas recibirá la mitad de la intensidad luminosa (1/4 de desfase) o al anularse totalmente (1/2 de desfase) no será iluminado. A este comportamiento de dos ondas luminosas desfasadas se le denomina interferencia destructiva (anulación, oscuridad) en estos puntos donde las ondas están 180° fuera de fase.

INTERFEROMETRÍA.La interferometría es una técnica nacida de la concepción de la luz (radiación electromagnética) como onda, debido a los experimentos de T. Young a principios del siglo XIX. En el experimento de Young, se dispone un foco de luz delante de dos rendijas muy estrechas, y una pantalla tras éstas. La luz, al atravesar las rendijas, se difracta y recorre distintos caminos, sumándose las contribuciones de las dos rendijas según su diferencia de fases, con lo que en la pantalla aparecerán franjas claras y oscuras. La anchura de las franjas dependerá inversamente de la distancia a la pantalla, y, además, son perpendiculares a la línea que une las dos rendijas. Si la fuente de luz es puntual, el contraste en las franjas (la diferencia entre las partes claras y oscuras) será muy grande. Si la fuente luminosa es extensa, por el contrario, las franjas en la pantalla se difuminarán. Además, la anchura entre las franjas dependerá de la distancia entre las rendijas. Denominamos visibilidad al mayor o menor contraste entre las franjas.

DIFRACCIÓN A TRAVÉS DE UNA RENDIJA. Cuando unos rayos paralelos de luz de longitud de onda λ inciden normalmente sobre una ranura (rendija) de ancho “s”, se observa un patrón de difracción al otro lado de la ranura. Se observa oscuridad completa en ángulos ϴn en relación con el rayo recto que atraviesa, donde.

nλ= s sen ϴn

Aquí, n= 1, 2, 3,…es el número de orden de la banda de difracción oscura.

LÍMITE DE RESOLUCIÓN. de dos objetos debido a la difracción. Si dos objetos se observan con un instrumento óptico, los patrones de difracción causados por el orificio del instrumento limitan nuestra capacidad para distinguir los objetos separados. Para poder distinguirlos, el ángulo ϴ formado por el objeto en la abertura, debe ser mayor que el valor crítico de ϴc, dado por:

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Sen ϴc= (1.22)

Donde D es el diámetro del orificio.

Como regla poco aproximada, es imposible observar el detalle más pequeño que la longitud de onda de la radiación que se utiliza en la observación.

ECUACIÓN DE LA REJILLA DE DIFRACCIÓN. Cuando las ondas de longitud de onda inciden normalmente sobre una rejilla con espaciamiento del enrejado “d” , se observa brillantes del otro lao de la rejilla en ángulos ϴn con la normal de acuerdo a:

nλ= d sen ϴn

El número de orden n de la imagen difractada es 0,1, 2, 3,…

DIFRACCIÓN DE RAYOS X de longitud λ por la reflexión producida por un cristal, se describe por la ecuación de BRAGG. Se observan fuertes reflexiones para ángulos rasantes Φn (donde Φ es el ángulo entre la cara del cristal y el rayo reflejado) dada por:

nλ= 2d sin Φn

Donde “d” es la distancia entre los planos reflejantes en el cristal y n= 1, 2,3,…es el orden de reflexión.

NUMERO DE ORDEN: Se refiere a la cantidad de bandas de difracción (sea oscura o brillante) de acuerdo a su patrón de inicio. En la figura siguiente se aprecia un interferograma que muestra bandas oscuras característicos de una interferencia destructiva (anulación, oscuridad) en estos puntos las ondas están 180° fuera de fase.

Figura 1.Interferograma con franjas de interferencia abiertas mostrando su número de orden de interferencia relativo.

λ

D

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ESPECTROSCOPÍA DE FOURIER.La espectroscopia de Fourier está fundamentada en la capacidad de obtener datos del espectro de una fuente a partir de la información que se obtiene en un interferograma de Michelson.

El principio del interferómetro de Michelson, funciona del siguiente modo: la radiación primero golpea a un divisor o separador que divide el haz de la luz en dos partes iguales (espejo semirreflejante). Estos dos haces de luz interfieren en el divisor después en su viaje de vuelta cuando son reflejados sobre otros dos espejos. Uno dispuesto frente a la trayectoria del haz original (espejo móvil 1) y el otro perpendicular (espejo fijo 2). En esta trayectoria se dispone la muestra y a continuación el detector IR.

La intensidad resultante de la superposición de los dos haces es medida como función del desfase (s) del espejo móvil en su desplazamiento respecto la posición intermedia. El gráfico resultante (Intensidad vs. Desfase) se denomina interferograma.

La transformación de Fourier se usa como método matemático para el desarrollo en serie la curva obtenida (interferograma).

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ESPECTROMETRO POR TRASNFORMADA DE FOURIER En los métodos interferométricos, la forma del objeto que se desea medir está contenida en el incremento de la diferencia de fase que se introduce deliberadamente en los interferogramas por uno de los siguientes mecanismos: variación de la longitud de onda de la fuente de luz, cambio del índice de refracción del medio que rodea al objeto o desplazamiento de la fuente luminosa.