VII Semana de la Ciencia y la Tecnología 12-16 de noviembre de 2007 Espectroscopio de reflexión El estudio detallado de la composición de las longitudes de onda de la luz emitida por diferentes fuentes se llama espectroscopia. Con una caja de cartulina y un CD-R virgen podemos construir un espectroscopio de reflexión que nos permita observar el espectro de diferentes tipos de fuentes de luz. Este espectroscopio se llama “de reflexión” porque la luz incidente que llega al mismo se introduce a través de una ranura en una caja y se refleja sobre un CD. Su principio de funcionamiento es el siguiente: debido a un fenómeno de difracción, cada componente en longitud de onda de la luz incidente emerge del CD a un ángulo diferente, lo que permite su separación espacial y que nosotros podamos observar con nuestros propios ojos los diferentes colores de cada componente. El fenómeno de difracción se da en un CD ya que posee una capa de policarbonato en la que se encuentra impresa una pista en espiral. La separación entre pistas en vueltas sucesivas de un CD es 1.6 µm, lo que da lugar a un conjunto de 625 líneas periódicamente distribuidas en un milímetro. Debido a esta periodicidad, un CD resulta apropiado como rejilla para realizar un experimento de difracción. Además, la separación entre líneas (1600 nm) es del orden de las longitudes de onda correspondientes al espectro visible (entre 380 y 780 nm), por lo que estas ondas se pueden difractar haciendo uso de este tipo de rejilla. Página 1 de 6 Cómo construir un espectroscopio de reflexión Material • • • • • • • • Una cartulina de color negro Cinta aislante de color negro Unas tijeras Un cutter, cuchilla de afeitar o escalpelo Un CD-R virgen Un lápiz Una regla graduada, cartabón y escuadra Pegamento rápido (tipo cianoacrilato) Procedimiento • • • • • • • • Dibuja sobre la cartulina el esquema del espectroscopio que aparece en la figura 1, respetando las dimensiones (cotas en mm). Recorta con una tijera el contorno exterior del espectroscopio, siguiendo la línea continua de color negro de la figura 2. Con un cutter recorta la ventana de dimensiones 20 x 6 mm (ventana de visión) de la figura 2. Con un cutter, haz un corte de espesor no superior a 0.5 mm sobre las líneas de color azul de la figura 2. Dobla la figura, siguiendo las líneas de trazos. Se formará una caja. Con unas gotas de pegamento, une las solapas a los correspondientes laterales de la caja, de tal forma que las solapas queden hacia el interior de la misma. Tapa todas las aristas de la caja con cinta aislante negra, para que no entre luz en su interior a través de ellas. Introduce un CD-R virgen por la rendija de mayor tamaño que has cortado con el cutter. Empuja con cuidado hasta que el CD encaje en la parte interior de la arista de la caja que está más próxima a la rendija de menor tamaño que has cortado con el cutter (rendija de entrada de luz). Cuando el CD esté encajado, coloca unas pequeñas tiras de cinta aislante en los laterales de la rendija por la que has introducido el CD, para evitar que éste se caiga al dar la vuelta a la caja. Puedes encontrar un esquema del espectroscopio montado en la figura 3. Uso del espectroscopio • Coloca la caja de tal forma que la rendija de entrada de luz quede en la parte superior de la misma y la parte que sobresale del CD en la parte inferior. Página 2 de 6 • • Sitúate de tal forma que la luz que quieres observar pueda entrar por la rendija superior. Mira a través de la ventana de visión. Podrás observar cómo la luz que penetra en la caja a través de la rendija de entrada se divide en sus diferentes componentes: o Si te encuentras en un espacio abierto y dejas entrar luz de día, observarás un espectro continuo de colores. o Si miras la luz procedente de una bombilla de incandescencia, observarás también el espectro continuo. o Si observas un tubo fluorescente, te puedes llevar una grata sorpresa. Los tubos que proporcionan “luz de día” presentan, además del espectro continuo, unas líneas de mayor intensidad, que se deben a transiciones entre niveles electrónicos de los átomos que forman parte del material fluorescente que convierte luz ultravioleta (procedente de las excitaciones de los átomos del vapor de mercurio que rellenan el tubo) en luz visible. También es posible observar alguna línea correspondiente al espectro de emisión del mercurio. En otros tipos de tubos, el espectro continuo puede llegar a desaparecer por continuo y sólo son visibles un reducido número de bandas de color. o Prueba también a observar otros tipos de lámparas (de vapor de sodio, halógenas, de vapor de mercurio a alta presión). Cada una de ellas proporciona un espectro característico. Referencias La descripción original de este espectroscopio se encuentra publicada en las siguientes referencias: • Wakabayashi, F., Hamada, K., Sone, K. (1998). “CD-ROM Spectroscope: a Simple and Inexpensive Tool for Classroom Demonstrations on Chemical Spectroscopy”. J. Chem. Ed. 75, 12, 1569-1570. • JCE Classroom Activity: “CD light: An Introduction to Spectroscopy”. J. Chem. Ed. 75, 12, 1568A-1568B. Página 3 de 6 Figura 1 Figura 2 Fuente de luz Rendija de entrada de luz Ventana de visión CD Figura 3