Espectros en tubos de descarga

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Espectros en tubos de descarga.

En este experimento se obtiene la emisión de luz en tubos de descarga que contienen diversos gases mediante descargas eléctricas de alta tensión generadas con un carrete de Ruhmkorff.
Los espectros se obtienen por descomposición de la luz mediante los prismas o las redes de difracción de un espectroscopio o mediante la dispersión provocada por las líneas de un CD-ROM.

Enlace al guión de laboratorio.

Material

- Espectroscopios y CD-ROM
- Carrete de Ruhmkorff y fuente de alimentación
- Tubos de descarga
- Soporte, nuez y pinza
- Cables y pinzas para conexiones
- Tubo fluorescente antiguo y su soporte para encenderlo

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Los carretes de Ruhmkorff son transformadores de alta tensión con sus dos bobinados y un interruptor electromagnético que, al abrirse y cerrarse, provoca una descarga intermitente. En equipos modernos suele haber carretes de Ruhmkorff falsos en cuyo interior hay un bobinado de la alimentación del encendido de una moto y que funcionan bastante peor. Otros tienen un circuito complejo que genera las descargas y son algo mejores que los anteriores. Estos modelos "de imitación" carecen del interruptor lateral que produce chispas.
Utilizar nueces no metálicas garantiza el aislamiento hacia el soporte y la mesa de trabajo.
Los mejores espectroscopios suelen encontrarse en los equipos de geología, donde se usan para análisis a la llama de minerales.
La construcción artesana de un espectroscopio no es difícil si se dispone de rejillas de difracción.
Los CD-ROM deben estar grabados para que funcionen bien.

Comentarios a la preparación del montaje

Los tubos de descarga de los equipos de espectroscopía pueden perder el gas con el tiempo, especialmente el de hidrógeno. Hay que comprobarlos antes de trabajar.
Si se montan los tubo de descarga horizontalmente, basta con poner los CD inclinados apoyados sobre el soporte para poder ver los espectros.
Si se van a utilizar espectroscopios puede interesar poner los tubos en posición vertical.

Aspectos didácticos

Este trabajo pretende:

- Utilizar un espectroscopio simple para la observación de espectros atómicos.
- Observar las diferencias de los espectros de varios elementos.
- Utilizar la difracción en un CD para observar los espectros de varios elementos.
- Interpretar las observaciones realizadas como una efecto de los niveles electrónicos de los átomos.

Es conveniente comprobar el funcionamiento de los espectroscopios mirando la luz emitida por un tubo fluorescente clásico, en la que se observan con nitidez las rayas verde y violeta del mercurio, entre otras.
También es interesante utilizar las rejillas de difracción de los equipos de óptica para ver como descomponen la luz y utilizarlas como análogo para explicar la descomposición de la liz en las rayas del CD-ROM.
Una opción interesante es fotografiar o grabar en video el espectro con las cámaras de los teléfonos poniendo delante del objetivo una rejilla de difracción del equipo de óptica. También se pueden comprar en internet.
La observación de los espectros del nitrógeno y del oxígeno sirve para explicar los colores de las auroras boreales.

Montaje completo.

Tubo de descarga de neón	Tubo de descarga y espectro de hidrógeno
Tubo de descarga y espectro de helio	Espectro de neón
Espectro de argón	Tubo de descarga y espectro de mercurio
Fotografía de espectros	Fotografía de espectros