Espectro electromagnético
La luz visible es una onda electromagnética, oscilando a 1015 ciclos (Hertz); De manera un tanto arbitraria se define de 400 a 700 nanómetros, que es donde la mayoría de los ojos humanos la perciben.
La emisión de fuentes de luz tiene varios fundamentos: transición de niveles atómicos(láseres, fuentes de descarga, etc.), excitación térmica (filamentos, cuerpo negro, etc), efecto Cherenckov. Nosotros veremos los dos primeros.
Para apreciar un poco la forma y respuesta de algunos materiales en la presencia de luz, veamos el comportamiento de filtros, tanto interferenciales como de absorción selectiva.
En el espectrofotómetro del CCMC-UNAM, tomaremos las curvas de respuesta de un conjunto de ellos (juego de filtros ES), almacenando su espectro en disco. En algunos de ellos se medirá, en otra práctica, la respuesta en transmisión como la de reflexión.
Superponga dos filtros de diferente respuesta y mida el espectro de transmisión. De las curvas de los espectros individuales obtenga numéricamente la curva de los filtros combinados.
Usando el monocromador del laboratorio, iluminar la entrada con luz blanca. Poner una pantalla en la salida. Colocar los filtros medidos y hacer una correlación de las curvas con el espectro desplegado.
En una práctica posterior se hará una calibración del monocromador y se repetirán las mediciones pero de manera cuantitativa.
Ley del inverso del cuadrado de la distancia
Arreglo experimental
Caso 1
Una manera sencilla de observar este fenómeno emplea el ojo como sensor y varias fuentes "idénticas" de luz. El arreglo que se muestra enseguida ilustra como puede realizarse. Debido al gran margen de error, no lo incluiremos en esta práctica, pero se recomienda al estudiante que lo lleve a cabo en casa.
Colocar dos, tres y cuatro focos, en principio idénticos, a la misma distancia de un obstáculo fijo. A cierta distancia se coloca un solo foco, como se ve en la figura inferior.
Mediciones
1. Coloque dos focos de un lado y uno en el otro.
2. Ajustar la distancia "a" de manera que las sombras del lápiz, producida por cada fuente de luz, queden lado a lado.
3. Manteniendo fija una de las distancias, por ejemplo "d", modifique la otra distancia, "D", hasta que visualmente coincidan en intensidad las penumbras de los dos emisores. Se sugiere emplear distancias, para "d" que sea múltiplo de 10 cm.
4. Mida las distancias con una regla y anote.
5. Repita los mismo para diferentes distancias de "d", para generar un cuadro como el que sigue:
Dos focos
Repita los mismo para tres y cuatro focos.
Para una distancia "d" dada, ajuste, por ensayo y error, la relación entre la distancia "D" y el número de focos, de manera que su producto sea una constante.
Caso 2
Una versón moderna del experimento anterior usará un detector de luz montado en un óptico automatizado. Conectar la tarjeta INAD a la tarjeta EXISA, instalada en la PC, usando los cables correspondientes. Conectar el motor a pasos del carro a la salida UNO de la tarjeta INAD. El sensor de luz, ubicado sobre el mismo carro, conectarlo a la entrada A/D de la INAD.
Mediciones
Para una distancia "d", entre el carro y el foco, hacer una barrido radial de la mesa que soporta al sensor de luz. Para un voltaje aplicado al foco, almacenar en disco el par de variables (posición x, intensidad medida).
Repetir para, al menos, un voltaje aplicado al foco, diferente al anterior.
Ajuste de los datos
Graficar las parejas de datos almacenados en disco (x,I), usando el programa Origin. Ese programa tiene la opción de hacer ajuste por mínimos cuadrados. Hágalo con un polinomio cuadrático y compare con sus mediciones.
Funcionamiento de algunos elementos del laboratorio
Fuentes de luz
Cuerpo negro
Fuente de tungsteno halógeno
Láser de Helio-Neón
Láser de semiconductor
Detectores
Ojo humano
Sensor de silicio
Fotomultiplicador
Película fotográfica
CCD e ICCD
Sistemas de uso común
Cámara fotográfica
Proyectores
Colimadores
Banco óptico
Regla para medir
Paquetes de programas: Word, Excel, Origin, Pascal, MadCad
