Espectroscopia

FUNDAMENTOS DE ESPECTROSCOPÍA
EMPLEANDO PHYSICSSENSOR

Por: Diego Luis Aristizábal Ramírez, Roberto Restrepo Aguilar y Carlos Alberto Ramírez Martínez
Profesores asociados de la Facultad de Ciencias, Escuela de Física
Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín
Noviembre de 2012

PARTE A: CONCEPTOS BÁSICOS
El espectro Electromagnético

Figura 1: Espectro electromagnético

Elespectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda,
como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la radiación ultravioleta, la luz y la
radiación infrarroja, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son
las ondas de radio, Figura 1. La luz es una muy pequeña porción de este espectro y
comprende a las ondas electromagnéticas que están enel rango de longitudes de onda entre
380 nm y 750 nm, Tabla 1.

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Espectro

Longitud de onda
λ
(nm)
violeta
380–450
azul
450–495
verde
495–570
amarillo
570–590
naranja
590–620
rojo
620–750
Color

Tabla 1: Longitudes de onda del visible

Fue Newton quien descubrió que laluz del Sol, al pasar por un prisma de vidrio, se
descompone en luces con los colores del arco iris. La franja de luces de colores que se
obtienen al separar la luz del Sol se denomina espectro solar.
Cualquier cuerpo puede emitir luz si está a una temperatura lo suficientemente alta, como
ocurre con el filamento de una bombilla cuando es atravesada por una corriente eléctrica,
Figura 2. Lossólidos y líquidos emiten un espectro fundamentalmente continuo y similar al
del Sol (contiene la misma distribución de colores y solo cambia la intensidad de cada uno de
ellos).
En cambio en estado gaseoso cada sustancia tiene un espectro característico que la identifica
como si de un código de barras se tratara (una especie de “huella digital”), Figura 2 (observar
que el espectro de emisión yel de absorción del mismo gas son complementarios). La
espectrometría es una técnica que aprovecha esta circunstancia para conocer la composición
de un material analizando la luz que desprende cuando se somete a incandescencia (es
utilizada en astronomía para identificar los componentes de una estrella como el Sol).

Figura 2: Con una red de difracción se puede descomponer la luz (es decir,obtener los espectros). En esta
ilustración el gas caliente y el gas frío corresponden a la misma sustancia.

2

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Actividad 1:



Observar con una red de difracción el espectro de la luz emitida por una bombilla de
tungsteno.
Observar con una red de difracción el espectro de laluz emitida por una lámpara de
gas.

Teorías fundamentales de construcción del color
El espectro visible encierra tres amplias regiones de la radiación: rojo, verde y azul. Si se quita
uno de estos aparece la mezcla de los otros dos: al quitar el rojo queda el cyan (verde+azul), al
quitar el verde queda el magenta (rojo+azul) y al quitar el azul queda el amarillo (rojo+verde).
Los coloresproducidos por luces (en la pantalla de nuestro computador, en el cine,
televisión, etc.) tienen como colores primarios, el rojo, el verde y el azul (RGB por sus
nombres en inglés) cuya fusión de estos, crean y componen la luz blanca, por eso a esta
mezcla se le denomina, síntesis aditiva, Figura 3A, y las mezclas parciales de estas luces dan
origen a la mayoría de los colores del espectrovisible.
Los colores sustractivos, son colores basados en la luz reflejada de los pigmentos aplicados a
las superficies. Forman esta síntesis sustractiva, el color magenta, el cyan y el amarillo. Son los
colores básicos de las tintas que se usan en la mayoría de los sistemas de impresión.
La mezcla de los tres colores primarios pigmento en teoría debería producir el negro, el color
más oscuro y...