espectroscopia
Páginas: 7 (1728 palabras)
Publicado: 28 de enero de 2014
ESPECTROSCOPÍA
Federico Dos Reis; Alfredo Daniel Sánchez
3 de mayo de 2011
Resumen
El objetivo de esta experiencia fue estudiar el espectro de emisión y absorción de diversas lámparas incandescentes.
A partir del el espectro observado en cada lámpara se pudo calibrar un monocromador que fue empleado a lo largo del
experimento. Además se determinó la constante de Rydberg a partir delespectro de una lámpara de hidrogeno. Dicho valor
fue de
R = (109751 ± 170)cm−1 .
Por otro lado se midió el espectro de una lámpara de sodio con el propósito de estudiar
el efecto de la carga nuclear efectiva.
1.
Introducción
Antes de describir el experimento es conveniente dar una
reseña teórica de la espectroscopia. Según el modelo atómico
de Bohr, los diferentes átomos emiteno absorben energía en
frecuencias bien de nidas. Un electrón solo emite o absorbe
energía en transiciones de una órbita permitida a otra. En
dicha transición emite o absorbe un fotón cuya energía es la
diferencia de energía entre ambos niveles. Este fotón, según
la ley de Planck tiene una energía:
Eγ = hν = Eni − Enf
donde
ni
identi ca la órbita inicial y
frecuencia. Cadaenergía
En
Z
k
la nal, y
ν
Figura 1 Espectro teórico para el hidrógeno.
es la
está identi cada por:
En = −
donde
nf
(1)
El otro objetivo de la experiencia fue la determinación de
k 2 mZ 2 e4
2n2 2
es la constante eléctrica,
m
la carga nuclear efectiva para el átomo de sodio. Se entiende
(2)
como carga nuclear efectiva a la carga positiva netaque siente
un electrón de un átomo con muchos electrones. El término
la masa del electrón,
el número atómico del átomo en cuestión y
"efectiva" se usa porque el efecto pantalla o
la constante
de Planck. Entonces, tenemos que (1) queda:
1
k 2 mZ 2 e4
=
λ
2hcn2 2
shielding eect de
los electrones más cercanos al núcleo evita que los electrones
en orbitales superioresexperimenten la carga nuclear completa. La carga nuclear efectiva es una medida del promedio de
1
1
− 2
n2
ni
f
la carga nuclear que sienten los electrones externos en diver-
(3)
sos orbitales, considerando las repulsiones interelectrónicas y
su capacidad de penetración. En este modelo pueden reescribirse la serie de Rydberg como las series Sharp, Principal y
Ésta últimaexpresión fue muy bien recibida porque expli-
[3]
Diuse
caba teóricamente la formula fenomenológica hallada antes
.
por Balmer para describir las líneas observadas desde nales
del siglo XIX en la desexcitación del Hidrógeno, que venían
dadas por:
2.
1
=R
λ
1
1
− 2
n2
ni
f
Descripción experimental
(4)
Para la adquisición de los espectros de emisión dedistintos
gases se utilizó un monocromador Jarrell-Ash, MonoSpec 27
n = 3, 4, 5, . . . , y donde R es la constante de Rydberg
de red de 600 líneas/mm. A la salida del mismo se montó un
para el hidrógeno. Como vemos, la expresión teórica para el
fotomultiplicador (PMT) Hamamatsu modelo 1P28 alimen-
Con
caso
nf = 2,
es la expresión predicha por Balmer
[1]
. El va-
tado poruna fuente de alta tensión (continua), que regula la
lor medido experimentalmente de la constante de Rydberg
sensibilidad del mismo; a más tensión mejor resolución (pero
(10973731,568527±0,000073)m−1[2] .
al mismo tiempo satura a menor intensidad de luz). El mismo tiene una respuesta espectral no lineal. En la gura 2 se
En la gura 1 puede verse un esquema de las lineas deldetalla la con guración experimental.
espectro del hidrógeno.
1
Figura 2 - Dispositivo experimental. A la entrada del monocromador se coloca una fuente de luz. Cuando se utilizó láser se le colocaron
atenuadores y lentes divergentes para evitar dañar al fotomultiplicador.
El motor paso a paso es alimentado por una fuente de tensión con regulación de corriente y es controlado desde la...
Federico Dos Reis; Alfredo Daniel Sánchez
3 de mayo de 2011
Resumen
El objetivo de esta experiencia fue estudiar el espectro de emisión y absorción de diversas lámparas incandescentes.
A partir del el espectro observado en cada lámpara se pudo calibrar un monocromador que fue empleado a lo largo del
experimento. Además se determinó la constante de Rydberg a partir delespectro de una lámpara de hidrogeno. Dicho valor
fue de
R = (109751 ± 170)cm−1 .
Por otro lado se midió el espectro de una lámpara de sodio con el propósito de estudiar
el efecto de la carga nuclear efectiva.
1.
Introducción
Antes de describir el experimento es conveniente dar una
reseña teórica de la espectroscopia. Según el modelo atómico
de Bohr, los diferentes átomos emiteno absorben energía en
frecuencias bien de nidas. Un electrón solo emite o absorbe
energía en transiciones de una órbita permitida a otra. En
dicha transición emite o absorbe un fotón cuya energía es la
diferencia de energía entre ambos niveles. Este fotón, según
la ley de Planck tiene una energía:
Eγ = hν = Eni − Enf
donde
ni
identi ca la órbita inicial y
frecuencia. Cadaenergía
En
Z
k
la nal, y
ν
Figura 1 Espectro teórico para el hidrógeno.
es la
está identi cada por:
En = −
donde
nf
(1)
El otro objetivo de la experiencia fue la determinación de
k 2 mZ 2 e4
2n2 2
es la constante eléctrica,
m
la carga nuclear efectiva para el átomo de sodio. Se entiende
(2)
como carga nuclear efectiva a la carga positiva netaque siente
un electrón de un átomo con muchos electrones. El término
la masa del electrón,
el número atómico del átomo en cuestión y
"efectiva" se usa porque el efecto pantalla o
la constante
de Planck. Entonces, tenemos que (1) queda:
1
k 2 mZ 2 e4
=
λ
2hcn2 2
shielding eect de
los electrones más cercanos al núcleo evita que los electrones
en orbitales superioresexperimenten la carga nuclear completa. La carga nuclear efectiva es una medida del promedio de
1
1
− 2
n2
ni
f
la carga nuclear que sienten los electrones externos en diver-
(3)
sos orbitales, considerando las repulsiones interelectrónicas y
su capacidad de penetración. En este modelo pueden reescribirse la serie de Rydberg como las series Sharp, Principal y
Ésta últimaexpresión fue muy bien recibida porque expli-
[3]
Diuse
caba teóricamente la formula fenomenológica hallada antes
.
por Balmer para describir las líneas observadas desde nales
del siglo XIX en la desexcitación del Hidrógeno, que venían
dadas por:
2.
1
=R
λ
1
1
− 2
n2
ni
f
Descripción experimental
(4)
Para la adquisición de los espectros de emisión dedistintos
gases se utilizó un monocromador Jarrell-Ash, MonoSpec 27
n = 3, 4, 5, . . . , y donde R es la constante de Rydberg
de red de 600 líneas/mm. A la salida del mismo se montó un
para el hidrógeno. Como vemos, la expresión teórica para el
fotomultiplicador (PMT) Hamamatsu modelo 1P28 alimen-
Con
caso
nf = 2,
es la expresión predicha por Balmer
[1]
. El va-
tado poruna fuente de alta tensión (continua), que regula la
lor medido experimentalmente de la constante de Rydberg
sensibilidad del mismo; a más tensión mejor resolución (pero
(10973731,568527±0,000073)m−1[2] .
al mismo tiempo satura a menor intensidad de luz). El mismo tiene una respuesta espectral no lineal. En la gura 2 se
En la gura 1 puede verse un esquema de las lineas deldetalla la con guración experimental.
espectro del hidrógeno.
1
Figura 2 - Dispositivo experimental. A la entrada del monocromador se coloca una fuente de luz. Cuando se utilizó láser se le colocaron
atenuadores y lentes divergentes para evitar dañar al fotomultiplicador.
El motor paso a paso es alimentado por una fuente de tensión con regulación de corriente y es controlado desde la...
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