Haz Tu Propio Espectroscopio | Proyecto De La Feria De Ciencias De La Espectroscopia

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Los espectroscopios se utilizan para dividir la luz en diferentes longitudes de onda para determinar la composición química de objetos tales como estrellas y elementos.

La mayor parte de la luz que fluye a nuestros ojos parece blanca o amarillenta, pero la luz, que forma parte del espectro electromagnético, en realidad contiene varias longitudes de onda, que el ojo humano ve como colores diferentes.

Violeta tiene la longitud de onda más corta que la gente puede ver, mientras que el rojo tiene la más larga. En ambos extremos del espectro visible, hay longitudes de onda que las personas no pueden ver, como la radiación ultravioleta e infrarroja.

Cómo funciona un espectroscopio

Un prisma puede romper la luz blanca en el espectro de luz visible.

Un prisma puede romper la luz blanca en el espectro de luz visible.

Crédito: NASA

Un espectroscopio o espectrómetro divide la luz en las longitudes de onda que la componen. Los primeros espectroscopios usaban prismas que dividían la luz por refracción, doblando las ondas de luz a medida que pasaban a través del vidrio. Un buen ejemplo de refracción es un arco iris, en el que la luz solar pasa a través de las gotas de lluvia y se divide en sus diferentes colores.

Las líneas espectrales de hidrógeno, helio y carbono. Cada elemento tiene un espectro de emisión único.

Las líneas espectrales de hidrógeno, helio y carbono. Cada elemento tiene un espectro de emisión único.

Crédito: NASA

Los espectroscopios modernos a menudo reemplazan el prisma con rendijas estrechas llamadas rejillas de difracción. Las rendijas dispersan la luz en diferentes longitudes de onda en diferentes cantidades, lo que hace posible medir las longitudes de onda.

Las sustancias que emiten luz producen un espectro de emisión. Los metales muy calientes, por ejemplo, emiten luz en todas las longitudes de onda y aparecen "candentes". Por otro lado, los gases, cuando se calientan, producen luz solo en ciertas longitudes de onda, dependiendo de los elementos presentes. Además, cada elemento absorbe luz en longitudes de onda específicas, lo que se denomina espectro de absorción. Los espectros de absorción se pueden utilizar para identificar elementos.

Los químicos descubrieron algunos elementos, como el cesio (número atómico 55) y el rubidio (número atómico 37), por ejemplo, mediante el uso de un espectroscopio. Conociendo los espectros de absorción de los elementos, los astrónomos usan espectroscopios para determinar la composición química de las estrellas y otros objetos distantes.

Los espectroscopios no necesitan limitarse a científicos profesionales. La construcción de su propio espectroscopio utilizando elementos de todos los días toma poco menos de una hora.

Las herramientas necesarias, todas las cuales deberían ser relativamente fáciles de encontrar en la casa.

Las herramientas necesarias, todas las cuales deberían ser relativamente fáciles de encontrar en la casa.

Crédito: Nola Taylor Redd

Materiales necesitados

  • Una caja de cartón: La caja debe ser lo suficientemente grande como para contener un CD o DVD. Utilicé una caja de envío de prioridad media, pero las cajas de envío pequeñas, cajas de zapatos o cajas de cereales funcionarán igual de bien.
  • Un DVD o CD: No lo recuperarás, así que asegúrate de que sea uno que no te importe perder.
  • Una o dos tarjetas de visita / tarjetas 3x5: Las tarjetas de visita son más gruesas que las de índice, así que sentí que dejarían pasar menos luz. Algunos sitios web sugieren usar dos hojas de afeitar de un solo filo, que serían más gruesas y ciertamente rectas, pero las tarjetas de papel son más amigables para los niños.
  • Un tubo de cartón: Un tubo de papel higiénico o parte de una toalla de papel o un tubo de papel de regalo funciona bien; los tubos más grandes, por supuesto, necesitan ser cortados a un tamaño más manejable.
  • Cinta de aluminio o papel de aluminio y pegamento: Puede encontrar cinta de aluminio en la mayoría de las ferreterías, pero la lámina estándar de su cocina y pegamento funciona de manera efectiva.
  • Tijeras o cuchillo X-acto
  • Cinta de celofán
  • Pluma / lápiz / marcador
  • gobernante

Visión general

La luz entrará en su espectroscopio a través de una pequeña rendija (la rejilla de difracción), se reflejará en el CD y se verá a través del tubo de observación. El CD ayudará a asegurar que los tres elementos se alineen correctamente.

Procedimiento

Paso 1: Comience haciendo un agujero para el tubo de visualización. Coloque el CD en la parte superior de la caja, aproximadamente a media pulgada del borde izquierdo del lado en el que desea colocar el tubo. Use un bolígrafo para trazar el círculo en el centro del CD.

Coloque el CD / DVD a aproximadamente media pulgada del borde de la caja y trace el círculo interior.

Coloque el CD / DVD a aproximadamente media pulgada del borde de la caja y trace el círculo interior.

Crédito: Nola Taylor Redd

Paso 2: Centrar el tubo sobre el círculo y trazarlo. Mueva el tubo alrededor de media pulgada y trace otro círculo. Los dos círculos superpuestos crean un óvalo.

Use el tubo para crear un óvalo, que se cortará para la sección de visualización.

Use el tubo para crear un óvalo, que se cortará para la sección de visualización.

Crédito: Nola Taylor Redd

Paso 3: Use tijeras o un cuchillo X-acto para cortar el óvalo de la caja.

Etapa 4: Hacer la ranura de visualización. Gire el cuadro a la derecha para que el óvalo de visualización esté de lado. Coloque el CD en el lado izquierdo de la caja y dibuje otro círculo pequeño para marcar la ubicación.

Paso 5: Corte un rectángulo pequeño de aproximadamente media pulgada de ancho y 2 pulgadas de alto, con su base en el círculo creado por el CD.

Use el CD / DVD para crear la altura inferior de la ranura para su espectrómetro.

Use el CD / DVD para crear la altura inferior de la ranura para su espectrómetro.

Crédito: Nola Taylor Redd

Paso 6: Coloca los bordes de dos tarjetas de visita paralelas entre sí sobre el rectángulo, dejando un pequeño espacio entre ellas. Asegúrese de que la separación sea uniforme, y no más ancha en la parte superior o inferior.

Si decide utilizar cuchillas de afeitar, haga que los bordes afilados creen la ranura entre los dos. Nuevamente, asegúrese de que la hendidura sea uniforme, y no más grande en un extremo u otro.

Utilice las tarjetas de visita (o cuchillas de afeitar) para crear una ranura estrecha para su espectrómetro. Asegúrese de que los bordes interiores son paralelos.

Utilice las tarjetas de visita (o cuchillas de afeitar) para crear una ranura estrecha para su espectrómetro. Asegúrese de que los bordes interiores son paralelos.

Crédito: Nola Taylor Redd

Paso 7: Levanta la caja. Pegue el CD en la pared opuesta a la ranura de visualización, con el lado impreso contra la pared y el lado del arco iris apuntando hacia la ranura.Asegúrese de que el borde del CD esté a la misma distancia del lado de la caja que la ranura.

Pegue el CD / DVD en el interior de la caja. El borde del disco debe estar a la misma distancia del lado de la caja que la ranura.

Pegue el CD / DVD en el interior de la caja. El borde del disco debe estar a la misma distancia del lado de la caja que la ranura.

Crédito: Nola Taylor Redd

Paso 8: Selle la caja con la cinta de aluminio o papel de aluminio. Cubra cualquier región donde pueda entrar la luz. Deje abierta la sección que rodea el óvalo de visualización.

Paso 9: Inserte el tubo de papel en el óvalo, con el extremo interior en ángulo hacia el CD. Asegúrate de que tu ángulo sea correcto apuntando la rendija hacia una fuente de luz para que todo el espectro sea visible. Pega el tubo en su lugar y usa la cinta de aluminio o papel de aluminio para sellar los bordes.

El espectrómetro completo, sellado a la luz. Inserte el tubo en el óvalo, luego use cinta de aluminio o papel de aluminio para sellar cualquier parte de la caja donde pueda entrar la luz.

El espectrómetro completo, sellado a la luz. Inserte el tubo en el óvalo, luego use cinta de aluminio o papel de aluminio para sellar cualquier parte de la caja donde pueda entrar la luz.

Crédito: Nola Taylor Redd

Usando tu espectroscopio

Un buen proyecto de feria de ciencias que utiliza su espectroscopio está probando la hipótesis de que diferentes gases producen diferentes espectros de luz.

Apunta tu espectroscopio a varias fuentes de luz. Busque colores específicos y observe el espacio entre las líneas de colores.

Una bombilla incandescente produce un espectro continuo porque es un sólido calentado, un filamento de tungsteno. Una bombilla fluorescente produce líneas de colores distintos porque contiene vapor de mercurio.

Algunas otras fuentes de luz para examinar son una llama de vela, una linterna, faroles amarillos, faroles azules, la llama de un mechero Bunsen, una linterna de camping y letreros de neón.

También puede examinar la luz solar, aunque NUNCA DEBE MIRAR DIRECTAMENTE AL SOL A TRAVÉS DE SU ESPECTROSCOPIO. En su lugar, apunta tu instrumento a la luz que rebota en una pared blanca.

Verá líneas espectrales similares a estas cuando apunte su espectroscopio a diferentes fuentes de luz.

Verá líneas espectrales similares a estas cuando apunte su espectroscopio a diferentes fuentes de luz.

Crédito: NASA

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Otros recursos:

  • Instituto de Tecnología de Illinois: Feria de Ciencias Extravaganza
  • NASA: Observatorio de relaciones terrestres solares (STEREO)
  • NASA: Introducción a la espectroscopia


Suplemento De Vídeo: Científicas mexicanas (Tríptico) - Instituto de Ciencias Nucleares UNAM.




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