Banda infrarroja

Experimento de Herschel en la banda infrarroja
OBJETIVO: Repetir el experimento de 1800, mediante el cual el famoso astrónomo Sir William Herschel descubrió una forma de radiación distinta de la luz visible.
ANTECEDENTES: Herschel descubrió la existencia de la luz infrarroja haciendo pasar luz solar a través de un prisma de vidrio, en un experimento similar al que describimos aquí. La luzsolar, al pasar a través del prisma, es dispersada en un arco iris de colores denominado espectro. El espectro contiene todos los colores visibles que componen la luz del sol. Herschel estaba interesado en medir la cantidad de calor en cada uno de los colores y para ello utilizó termómetros con bulbos ennegrecidos para medir sus distintas temperaturas. Herschel notó que la temperatura aumentaba alpasar de la parte azul a la parte roja del espectro visible. Colocó entonces un termómetro un poco más allá de la parte roja del espectro, en una región donde no había luz visible, y descubrió que la temperatura era todavía más alta. Herschel concluyó que existía otro tipo de luz más allá del rojo, que no podemos ver. Este tipo de luz luego se llamó infrarrojo. El prefijo infra proviene de la palabralatina que significa abajo. Aunque el procedimiento que describiremos es un poco diferente al experimento original de Herschel, los resultados obtenidos son similares.
MATERIALES: Un prisma de vidrio (los prismas de plástico no dan buen resultado con este experimento), tres termómetros de alcohol, pintura negra o un rotulador o marcador permanente de tinta negra, tijeras, un soporte para elprisma, una caja de cartón y una hoja blanca.
PREPARACIÓN: Para realizar el experimento eficazmente, es necesario ennegrecer los bulbos de los termómetros . Una forma de hacerlo es pintarlos con la pintura negra, cubriéndolos con una cantidad casi igual de pintura. También es posible ennegrecer los bulbos usando el rotulador permanente de tinta negra. (Nota: los bulbos pintados producen mejoresresultados.) Los bulbos de los termómetros se ennegrecen para que absorban mejor el calor. Después de que la pintura o la tinta se hayan secado totalmente, coloque los termómetros juntos de tal forma que las escalas de temperatura queden alineadas como se muestra en la Figura 1.

Figura 1
PROCEDIMIENTO: El experimento se debe conducir al aire libre, en un día soleado. Las condiciones denubosidad variable, tales como la presencia de cúmulos dispersos o neblina pesada, reducen el efecto. La disposición del experimento se muestra en la Figura 1. Se comienza colocando la hoja blanca, en forma plana, en el fondo de la caja de cartón. En el siguiente paso, el prisma se coloca cuidadosamente en el borde superior de la caja, de modo que quede del lado del sol.

Si no se dispone de un soportepara prisma (puede adquirirse en tiendas de artículos científicos), la manera más fácil de montarlo es cortar parte del borde superior de la caja. La muesca del recorte debe sostener el prisma de forma ajustada y permitir su rotación sobre su eje longitudinal (tal como se muestra en la Figura 2). Es decir que los cortes verticales laterales se deben realizar a una distancia ligeramente menor quela longitud del prisma, en tanto que el corte inferior debe ser un poco más profundo que el ancho del prisma. Luego, el prisma se coloca dentro del recorte y se hace girar hasta que aparezca un espectro lo más amplio posible en la zona de sombra, sobre la hoja blanca situada en el fondo de la caja. (Para ver imágenes que ilustran el experimento, haga clic aquí.)
Para obtener una amplia gama decolores, posiblemente sea necesario levantar ligeramente el extremo de la caja del lado del sol. Después de asegurar el prisma en posición, coloque los termómetros a la sombra y registre la temperatura ambiente. Coloque ahora los termómetros en la luz del espectro, de manera que cada bulbo esté en uno de los colores: uno en la región azul, otro en la región amarilla, y el tercero un poco más allá...