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Sobre la luz y sus modelosSeparando colores: Espectroscopía
¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Espectroscopía óptica
El color del mundo
CNyN-UNAM
CNyN-UNAM 2010 Espectroscopía óptica
Sobre la luz y sus modelosSeparando colores: Espectroscopía
¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
En esta práctica estudiaremos la razón de los colores que vemos.Esto tiene diferentes ángulos, fuente de luz, interacción luzmateria, separación de los colores para mejor claridad, detecciónde la luz. Cada fase tiene sus complicaciones en si misma, demanera que veremos de forma super�cial cada parte, dejando alos interesados bibliografía en la cual pueden buscar mayorprofundidad de cada tema. Llevaremos la espectroscopía a lasaplicaciones prácticas, tanto de la vida diaria como en ámbitocientí�co.
CNyN-UNAM 2010 Espectroscopía óptica
Sobre la luz y sus modelosSeparando colores: Espectroscopía
¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Esquema de la plática1 Sobre la luz y sus modelos
Onda electromagnéticaPartícula
2 Separando colores: EspectroscopíaFiltros de color, Prismas, interferencia y rejillasEspectrómetros
3 ¾Por qué vemos lo que vemos?Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
4 MedicionesRespuesta del instrumentoModos de medirR+T+A+S=1Absorción
5 Ejemplos a observarCNyN-UNAM 2010 Espectroscopía óptica
Sobre la luz y sus modelosSeparando colores: Espectroscopía
¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Fuente y detector
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Sobre la luz y sus modelosSeparando colores: Espectroscopía
¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Fuente y detector
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Fuente y detector
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Onda electromagnéticaPartícula
La pregunta de que si la luz es un río de partículas o de ondas esun tema muy viejo. Esta formulación de "si es esto o aquello"era natural clásicamente y no cabía el "ambos-y" ni aún el"ninguno - ni" que es la solución actual. Al inicio del siglo XIXlos experimentos mostraban que la luz es un movimientoondulatorio (Thomas Young) en oposición a la teoríacorpuscular de Isaac Newton [5].
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Onda electromagnéticaPartícula
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Sobre la luz y sus modelosSeparando colores: Espectroscopía
¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Onda electromagnéticaPartícula
La luz es radiación electromagnética de una longitud de ondaque es visible al ojo humano (en el rango de 400 a750nm).La teoría matemática del electromagnetísmo, James ClerkMaxwell, 1864, llevó a la idea de que la luz es una ondaelectromagnética, propagándose como una onda desde la fuenteal receptor. H. Hertz descubrió experimentalmente la existenciade ondas electromagéticas a radio frecuencias, en 1880.
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Onda electromagnéticaPartícula
c = λτ k = ω
v= ω√εµ = ω
√(Keε0) (Kmµ0)
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Onda electromagnéticaPartícula
En los textos de física hay dos fenómenos que se citan comodemostración de la naturaleza de la luz como partícula:
1 el efecto fotoeléctrico y2 el esparcimiento Compton de los rayos X.
Einstein repitió los cálculos estadísticos, partiendo de la fórmulade Planck, que es más general que la de Wien, y llegó a laconclusión que ambos conceptos, de onda y partícula puedencoexistir.
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Filtros de color, Prismas, interferencia y rejillasEspectrómetros
Filtros de color
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Filtros de color, Prismas, interferencia y rejillasEspectrómetros
Filtros de color
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Filtros de color, Prismas, interferencia y rejillasEspectrómetros
Interferencia
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Filtros de color, Prismas, interferencia y rejillasEspectrómetros
Interferencia en películas delgadas
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Filtros de color, Prismas, interferencia y rejillasEspectrómetros
Dispersión del índice de refracción
ni sin θi = nt sin θtn(λ) dispersion
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Ejemplos a observar
Filtros de color, Prismas, interferencia y rejillasEspectrómetros
CD y DVD
Ley de Bragga · (sin θi + sin θd ) = mλ
CD, θd = 24,7o ⇒ a = 1, 523 nmDVD, θd = 55o ⇒ a = 775 nm
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Filtros de color, Prismas, interferencia y rejillasEspectrómetros
Figura: Rendijas y Rejillas
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Difracción con agua y electrones
Ley de Bragga · (sin θi + sin θd ) = mλ
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Filtros de color, Prismas, interferencia y rejillasEspectrómetros
Rejillas de difracción
Rejilla de difracción simple
Discos Blue-ray y HD-DVD almacenan más datos que los CD y DVD. Las marcas, queconstituyen los 1s y 0s digitales, pueden ser menores porque se leen con luz azul-violeta, quetiene longitud menor que el láser rojo. Posicionando la capa de datos más cerca del láser(diagramas a la derecha) permite un mejor foco y menor distorsión y por lo tanto marcas ysurcos más pequeños. Mark Fischetti, Scienti�c American, pag. 98, Agosto 2007
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Filtros de color, Prismas, interferencia y rejillasEspectrómetros
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Filtros de color, Prismas, interferencia y rejillasEspectrómetros
1,2,3.- Entrada de �bra
óptica
4.- Espejo colimador
5.- Rejilla de difracción
6.- Espejo formador de
imagen
7.- Espectro de la luz
8.- Detector CCD
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
Polarización de un dipolo
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
Radiación de un átomo
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
Ley de radiación de Planck,1900
Densidad de energía:
u(ν,T ) = 8πν2
c3hν
ehν/kT−1
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Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
Radiación cósmica de fondo
http://en.wikipedia.org/wiki/Cosmic_microwave_background_radiation
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
Óptica del ojo
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
Sensores del ojo, conos y bastones
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
Limitaciones del ojo
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Interacción luz materiaPlasmasCuerpo negroDetectores
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Respuesta del instrumentoModos de medirR+T+A+S=1Absorción
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Respuesta del instrumentoModos de medirR+T+A+S=1Absorción
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Sobre la luz y sus modelosSeparando colores: Espectroscopía
¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Respuesta del instrumentoModos de medirR+T+A+S=1Absorción
Conservación de la energía
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Respuesta del instrumentoModos de medirR+T+A+S=1Absorción
Re�exión especular
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Respuesta del instrumentoModos de medirR+T+A+S=1Absorción
Re�exión difusa
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Respuesta del instrumentoModos de medirR+T+A+S=1Absorción
R, T, S
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Respuesta del instrumentoModos de medirR+T+A+S=1Absorción
Blance de energía
http://asd-www.larc.nasa.gov/SCOOL/energy_budget.html
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Respuesta del instrumentoModos de medirR+T+A+S=1Absorción
http://asd-www.larc.nasa.gov/SCOOL/energy_budget.html
http://www.teachersdomain.org/CNyN-UNAM 2010 Espectroscopía óptica
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Respuesta del instrumentoModos de medirR+T+A+S=1Absorción
Luminiscencia
http://teaching.shu.ac.uk/hwb/chemistry/tutorials/molspec/lumin1.htm
http://www.eia.doe.gov/kids/energy.cfm?page=wind_home-basics
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Espectro solar
Plasma de Ne, Ar, Hg
Materiales luminiscentes
Pantalla de cristal líquido
Espectro de la piel
Hojas y cloro�la
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¾Por qué vemos lo que vemos?Mediciones
Ejemplos a observar
Acoustics and Vibration Animations,http://paws.kettering.edu/~drussell/demos.html
Óptica, 3a Ed., E. Hecht, Addison Wesley, 1998
http://www.lightandmatter.com/area1.html
http://lulu.com
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/articles/
http://www.opticsforteens.org/
http://retina.umh.es/Webvision/
Método estadístico and c,http://projecteuclid.org/DPubS?verb=Display&version=1.0&service=UI&handle=euclid.ss/1009212817&page=record
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