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Espectros de emisión y absorción

abril 9, 2020
profesor-de-fisica - fsica imagenes
  1. ¿Qué es un espectro?
  2. El espectroscopio
  3. Espectro de emisión
  4. Espectro de emisión de línea
  5. Espectro de emisión continua
  6. Espectro de absorción

¿Qué es un espectro?

Definición: El espectro de una luz corresponde al conjunto de luces «puras» que contiene, cada una de estas luces «puras» se caracteriza por su color (si es luz visible) y por su longitud ola

El espectro se puede ver:

  • con mayor frecuencia en forma de una banda donde todas las luces de colores presentes aparecen dispuestas en un eje horizontal de longitudes de onda crecientes (en consecuencia, las luces púrpuras están a la izquierda y las rojas a la derecha)
  • en forma de un gráfico llamado perfil espectral que presenta la intensidad de la luz (en ordenadas) en función de la longitud de onda (en la abscisa) pero este tipo de representación se utiliza principalmente en astrofísica para analizar la luz de las estrellas

El espectroscopio

Un espectroscopio es un dispositivo que permite visualizar un espectro ya sea por proyección en una pantalla o por visión directa.

Se basa en el uso de un sistema dispersivo que causa una desviación de la luz en un ángulo que depende de su longitud de onda, tal sistema es general:

  • una red que es una superficie con rayas muy cercanas que explotan el fenómeno de difracción (abordado en la terminal S)
  • un prisma cuyo material tiene un índice de refracción dependiente de la longitud de onda que (en virtud de la ley de refracción de Descartes n1sin (i1) = n2sin (i2)) conduce a desviaciones sucesivas que separan las diferentes luces de colores .

Un espectroscopio generalmente combina una serie de otros elementos ópticos con este sistema dispersivo, como un diafragma y lentes.

Espectro de emisión

Se trata del espectro de la luz emitida por una fuente, se distingue el espectro de emisión de línea y el espectro de emisión continua.

Espectro de emisión de rayos

Los espectros de emisión de línea están, como su nombre indica, están formados por líneas de luz, cada una de las cuales coincide con una longitud de onda dada. Las luces que tienen este tipo de espectro generalmente se obtienen por excitación eléctrica de un gas que puede ser, por ejemplo, mercurio o vapor de sodio. Al aplicar un alto voltaje entre dos electrodos separados por dicho gas, obtenemos una emisión de luz (¡como durante un rayo!) Durante el cual la energía eléctrica se convierte en energía luminosa. Para no obtener un simple destello de luz sino una emisión continua, los voltajes aplicados a los electrodos son alternativos.

Las líneas que componen este tipo de espectro son características del elemento químico que emite luz: cada elemento corresponde a una línea dada (y su longitud de onda) o una serie de líneas. Por el contrario: la observación de una serie dada de líneas permite identificar el elemento químico emisor.

Nota Si un espectro tiene solo una línea de color, entonces la luz es monocromática, si hay varias líneas, entonces la luz es policromática.

Espectro de emisión continua

Un espectro de emisión continua consiste en una banda «completa» de luces de colores que puede corresponder a todas las luces visibles o solo a una parte. Esta «banda» de luz cubre un rango completo de longitudes de onda, no solo valores separados como los de luces con un espectro de emisión de línea.

La distribución de las luces de colores de dicho espectro es, por lo tanto, continua, sin embargo, esta distribución no es uniforme, ciertas longitudes de onda están «más» presentes que otras y las luces de colores correspondientes tienen una mayor intensidad de luz.

Cada espectro continuo tiene una longitud de onda (a menudo notada λmax) para el cual la intensidad de la luz es máxima y este valor está directamente relacionado con la temperatura de la fuente, cuanto mayor sea la fuente de emisión, mayor será el valor λmax es por lo tanto débil: Por lo tanto, un espectro continuo rico en luz azul violeta (por lo tanto, a baja longitud de onda) corresponde a la luz emitida por una fuente de temperatura más alta que aquella cuya luz tiene un espectro que incluye longitudes de onda más largas (hacia el rojo ) La relación entre temperatura y valor. λmax se describe precisamente por la ley de Viena discutida en la primera S, establece una relación que permite deducir λmax del valor de la temperatura de la fuente y viceversa. La luz que tiene un espectro continuo es emitida por fuentes a alta temperatura que operan permanentemente una conversión de energía térmica en energía luminosa, es que uno podría llamar fuentes calientes, uno puede citar, por ejemplo, lava en fusión, una llama, el filamento de una lámpara incandescente, el sol …)

Espectro de absorción

Un espectro de absorción está formado por las luces de colores del espectro visible, pero incluye líneas oscuras (líneas negras) que coinciden con ciertas longitudes de onda.

Cuando una luz con un espectro continuo cruza un medio material (un gas, por ejemplo), los elementos químicos de este medio absorben ciertas longitudes de onda y da como resultado una luz que tiene un espectro de absorción donde cada línea negra es causada por l absorción de un elemento químico en el camino de la luz.

Las diferentes series de líneas negras en un espectro de absorción son características de un elemento químico: son líneas asociadas con la misma longitud de onda que las líneas coloreadas presentes en el espectro de emisión del elemento químico. Las luces que puede emitir un elemento químico también son las que puede absorber, por lo tanto, un espectro de absorción, al igual que un espectro de emisión de línea identifica el elemento que es la fuente.

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