Preinforme (Lab 10) Espectroscopía Óptica

PREINFORME DE LABORATORIO DE FISICA III
ESPECTROSCOPÍA ÓPTICA
OBJETIVOS:
 Utilizar el espectroscopio como herramienta para la identificación de elementos

desconocidos por medio de su espectro de emisión.
 A través del estudio del espectro de emisión del hidrógeno, verificar la teoría de Bohr
sobre el átomo del hidrógeno mediante de la determinación de la constante de Rydberg.
MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:
 Equipo conformado por espectroscopio, lámpara y fuente de 220v corriente alterna.

 Tubos espectrales de: Cd, Hg, Zn, Ne, He, Na, K, Rb.
 Tubo espectral de H.
 Soportes para tubos espectrales y cilindro protector.
 Cables de conexión.
PRECAUCIONES:
 Iluminar bien el espectroscopio y observar la escala en forma nítida.

 Colocar cada tubo enfrente del telescopio del espectroscopio cerciorándose que la
ventana esté abierta y enfocada.
 La vida útil de los tubos se amplía si la operación se hace en ciclos no mayores de 30
segundos dejándolo descansar el mismo tiempo que estuvo encendido para poder así
alargar la vida útil de los tubos.
PROCEDIMIENTO:
 Espectrómetro óptico: El espectrómetro consiste, en esencia, en un anteojo (T), dos

colimadores (C1 y C2) y un prisma de dispersión (P). (C1) es un sistema de lentes montado
dentro de un tubo telescópico con una ranura ajustable en un extremo, tiene por objeto
lograr un haz de rayos paralelos provenientes de la ranura iluminada. Los colimadores
están fijos y el anteojo va unido a un brazo que gira alrededor del centro del soporte, y se
disponen horizontalmente con los ejes en el mismo plano. En el centro del instrumento
hay una plataforma (B) sobre la cual hay un prisma de dispersión (P) que produce una
serie de líneas espectrales debido a alguna fuente luminosa (F1) (uno de los tubos que se
dan para la práctica); el anteojo (T) tendrá sobre su escala una posición definida para cada
línea, correspondiente a cada longitud de onda en particular. La escala está colocada en el
extremo del colimador (C2), ajustado de modo que dirija los rayos luminosos hacia el
anteojo (T), después de reflejados en una cara del prisma (P).
 Se enciende la lámpara de Reuter (F2) y un tubo GEISSLER (F1) y se observa a través del
anteojo (T).
 En el extremo del colimador (C1) hay un tornillo que regula la abertura de la ranura
ajustable y de esa manera se le puede dar nitidez a las líneas espectrales.
 Se observa una línea espectral bien definida y se anota su ubicación en la escala graduada
(ss’). Al tiempo se va girando el anteojo en su plano horizontal. Cómo es la ubicación de la
línea espectral elegida con respecto a la escala graduada para cualquier posición del
anteojo?
 Se anotan las posiciones sobre la escala para una serie de líneas espectrales bien definidas
y se busca en la tabla 1 la longitud de onda correspondiente, acorde al elemento de
estudio.
 Se repite el paso anterior con cada uno de los tubos espectrales de elementos conocidos.
 Con los datos tomados en los pasos 4 y 5 se construye un gráfico de longitud de onda λ (en
Å), vs. La escala (ss’), la cual será llamada curva de calibración.
 Se reemplaza la fuente para tubos GEISSLER, por la fuente para alimentar el tubo de
hidrógeno, se enciende y se observa el espectro nítidamente.
 Se anotan las posiciones sobre la escala para las líneas espectrales del hidrógeno y por
medio de la curva de calibración, determine las longitudes de onda λα (Rojo), λβ (Azul) y λϒ
(Violeta) correspondientes con cada línea espectral.
Tabla 1:
Longitud de Onda
Elemento Color Intensidad
(Å)
Rojo Fuerte 6563
Hidrógeno
Verde-Azul Mediano 4861
H
Violeta Mediano 4340
Rojo oscuro Débil 7065
Rojo Fuerte 6678
Amarillo Muy Fuerte 5876
Verde Débil 5048
Helio
Verde Mediano 5016
He
Azul Débil 4713
Azul Fuerte 4471
Violeta Débil 4390
Verde Fuerte 5461
Mercurio
Hg
Azul Fuerte 4358
Sodio Amarillo Fuerte 5896
Na Amarillo Muy Fuerte 5890
Rojo Fuerte 6438
Cadmio Verde Fuerte 5382
Cd Azul Fuerte 4800
Violeta Fuerte 3729
Rojo Mediano 6307
Rojo Mediano 6247
Naranja Mediano 5812
Amarillo Mediano 5772
Potasio
Verde Fuerte 5310
K
Verde Mediano 5084
Verde Débil 5005
Violeta Débil 4424
Violeta Fuerte 4340
Rojo Fuerte 6532
Rojo Fuerte 6402
Naranja Fuerte 5902
Neón
Naranja Fuerte 5872
Ne
Amarillo Fuerte 5804
Verde Débil 5080
Verde Débil 5052
Rojo Débil 6483
Rojo Muy Fuerte 6362
Verde-Azul Muy Fuerte 5585
Cinc Azul Muy Fuerte 4811
Zn Azul Muy Fuerte 4722
Violeta Débil 4293
Violeta Fuerte 3989
Rojo Mediano 6560
Rojo Mediano 6458
Rojo Débil 6200
Amarillo Débil 5724
Rubidio Amarillo Débil 5700
Rb Verde Mediano 5523
Verde Mediano 5431
Verde Mediano 5362
Verde Mediano 5153
Violeta Fuerte 4201
PREGUNTAS:
 Cuál es el valor aceptado de la constante de Rydberg y sus unidades?

El valor de la constante de Rydberg es:
𝑅𝐻 = 10′ 973.731,534(13)/𝑚
 Cuál es la diferencia entre espectro de emisión y espectro de absorción? Cómo se
distinguen ópticamente?
Diferencia entre espectro de emisión y espectro de absorción: el nivel mínimo de energía
de un átomo se denomina estado normal, y todos los niveles superiores se llaman estados
excitados. Se emite una raya espectral cuando un átomo pasa de un estado excitado a un
estado inferior.
Un espectro de emisión: Está determinado por la radiación emitida por átomos, moléculas
o núcleos que a su vez está compuesta por un conjunto bien definido de frecuencias W1,
W2, W3,…, Wn, características de cada átomo, molécula o núcleo de la sustancia. Se
presenta cuando el átomo o una molécula irradia energía. Esto se logra haciendo pasar
una corriente eléctrica a través del gas, de forma que este emite ondas electromagnéticas
cuyo espectro se obtiene al hacer pasar esta radiación a través de un prisma.
Un espectro de absorción: Puede observarse con un dispositivo semejante al anterior,

salvo al empleo de una fuente que emite un espectro continuo. Entre la fuente y el prisma
se coloca un recipiente de vidrio que contiene el gas se encuentra que después de haber
sido expuesto y revelada, la placa fotográfica muestra que esta velada salvo en algunas
líneas correspondientes al espectro emitido por la fuente y que debieron observarse en
los átomos del gas. Se observa que a cada línea del espectro de absorción le corresponde
una en el espectro de emisión del mismo elemento, pero no lo contrario. Solo ciertas
líneas de emisión se manifiestan en el espectro de absorción.
 A qué se denomina espectro continuo, espectro de bandas y espectro de líneas o discreto?

Espectro continuo: Es aquel que se presenta debido a la radiación electromagnética
emitida por la superficie de sólidos que se encuentran a temperaturas elevadas. La
radiación emitida por una cavidad radiante también produce un espectro continuo de
radiación. Una cavidad radiante se refiere a un sólido ideal calentado, donde las
propiedades emisoras de luz varían con la temperatura en forma simple.
Espectro de bandas: muchos gases están formados por moléculas que tienen 20 más
átomos, los cuales mantiene más o menos íntimamente unidos, como por ejemplo:
Hidrógeno, Oxigeno, Nitrógeno, Monóxido de Carbono, etc. Para la obtención del espectro
es necesaria una fuente de descarga de corriente eléctrica. Si no se produce la disociación
de las moléculas ellas emiten la luz que al ser analizada produce un espectro con un
enorme número de rallas tan próximas que parecen una banda de ahí su nombre.
Espectro de líneas: La radiación electromagnética emitida por un átomo libre consiste en

solo ciertas longitudes de onda, cada una de estas componentes recibe el nombre de
línea. Debido a esto, cada átomo tiene su propia configuración espectral, las ideas de
cuantización de la constante de Planck generalizadas aproximadamente también permiten
explicar los espectros de líneas.
BIBLIOGRAFIA:
 Guía de Laboratorio de Física III de la Universidad Tecnológica de Pereira.

 Serway Raymond, Física Tomo I McGraw Hill 4o edición 1997.

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 Utilizar el espectroscopio como herramienta para la identificación de elementos

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR:

 Equipo conformado por espectroscopio, lámpara y fuente de 220v corriente alterna.

 Iluminar bien el espectroscopio y observar la escala en forma nítida.

 Espectrómetro óptico: El espectrómetro consiste, en esencia, en un anteojo (T), dos

 Cuál es el valor aceptado de la constante de Rydberg y sus unidades?

Un espectro de absorción: Puede observarse con un dispositivo semejante al anterior,

 A qué se denomina espectro continuo, espectro de bandas y espectro de líneas o discreto?

Espectro de líneas: La radiación electromagnética emitida por un átomo libre consiste en

 Guía de Laboratorio de Física III de la Universidad Tecnológica de Pereira.

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