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Más allá de lo visible

Actividad 1B : Explorando el espectro

Objetivo:
Observar y analizar varios tipos de espectros utilizando una rejilla de difracción. Pida a los estudiantes que describan los colores del arco iris. Identifique el arco iris como un espectro y pregunte a los estudiantes si todos los espectros se ven similares. Pida a los estudiantes que predigan si los colores siempre van a estar en el mismo orden y pregúnteles si piensan que los mismos colores aparecerían en todos los espectros.

Explíqueles que los espectros se pueden hacer con agua, prismas de vidrio e inclusive plumas (ver "Space Based Astronomy", Unidad 2, página 28 ff.)

Materiales

  • Copia de la actividad 1B, página 17.
  • Rejilla de difracción (Se provee un rejilla como parte del " mini-kit" LFS. Puede obtener mas rejillas o puede ordenarlas en la forma como se indica más adelante.)
  • "Gafas de arco iris" (nota: Estas crean un espectro de caleidoscopio, pero no espectros lineales. Son buenas para explorar pero los resultados con la rejilla de difracción son mejores.)
  • Lápices de colores
  • Luces de "flash" (Las que utilizan baterias tipo 2C o 2D trabajan mejor.)
  • Varias fuentes de luz: tales como bombillas claras de baja y alta intensidad, lámparas sin su pantalla, tubos fluorescentes. Una lámpara pequeña de neon da un espectro característico.
  • Si los estudiantes pueden y les es permitido, que observen el alumbrado público de noche.

Procedimiento: Distribuya la hoja de actividad y la(s) rejilla(s) de difracción. Haga que los estudiantes trabajen en grupos. Junto con sus alumnos, lea la descripcion acerca de la rejilla de difraccion. Los estudiantes pueden examinar la rejilla para ver las líneas pequeñas, mediante una lupa o miscroscopio si se dispone de estos artefactos.

Encienda una bombilla clara y brillante. Muestre a los estudiantes como observar la bombilla utilizando la rejilla de difracción. Ellos tendrán que rotar la rejilla para observar el espectro. Apague las otras luces del salón. Los estudiantes pueden trabajar en equipos, ya que mientras uno de ellos observa, los otros colorean el espectro en la hoja de actividad. Cuando los estudiantes hayan finalizado la recoleccion de estos datos, encienda la bombilla de baja intensidad. Es mejor si se dispone de las dos bombillas al mismo tiempo para compararlas. Pida a sus alumnos que busquen diferencias en los espectros. Deles tiempo para que anoten las respuestas. Pida que imaginen como se veria el espectro de la luz del "flash". Despues de que hayan hecho esta predicción, oscurezca el salón y distribuya las luces de "flash". (Los estudiantes deben descubrir que los focos mas brillantes tienen más luz azul mientras que los focos débiles tienen más parte de su espectro en el rojo.)

En los tubos fluorescentes y las luces del alumbrado público, los estudiantes deben buscar la lineas de emisión (ver el Glosario de "Space Based Astronomy" ) más que un corrimiento en los colores del espectro. Tanto los tubos fluorescentes como las luces blanco-azules de la calle utilizan vapor de mercurio como gas incandescente. Deben ser visibles las lineas de emision del vapor de mercurio en las partes verde y violeta del espectro.

Si dispone de tubos espectrales de gas o un aviso de luz de alto voltaje, esta es una oportunidad para utilizarlos. Observando los tubos espectrales, los estudiantes verán varios gases emitiendo luz de diferentes longitudes de onda. Si Ud. es profesor de escuela elemental o media y no posee estos tubos, tal vez los pueda conseguir prestados de una escuela preparatoria.

Conexión Interdisciplinaria

t-square and wrench icon La civilización moderna explota las características de casi todo el espectro electromagnético. Como una actividad de Ciencia-Tecnología-Sociedad, pida a los alumnos que identifiquen cuales de las diferentes longitudes de onda del espectro electromagnético se utilizan en su comunidad. La investigación se puede expandir para identificar las ventajas de diferentes longitudes de onda para diferentes aplicaciones. Sugiera una "lluvia de ideas" acerca de aplicaciones nuevas que satisfagan necesidades actuales que no hayan tenido solución.

Conexion con KAO

Los astronómos pueden determinar la composición de estrellas distantes y nubes de gas mediante el análisis de sus espectros - tanto en las longitudes de onda visibles como en las que no-. Muchas moleculas emiten radiación en longitudes de onda infraroja. Por ejemplo, el mismo vapor de agua que en la atmósfera de la tierra absorbe la radiación infrarroja, se puede detectar por su "firma" infrarroja en un cometa. Los espectros también permiten que los astrónomos midan la temperatura de las estrellas. Las estrellas blanco-azules son las más calientes, mientras que las estrellas rojas lo son mucho menos.

Explorando el espectro

Los prismas de vidrio y las gotitas de agua crean arco iris ya que reunen diferentes longitudes de onda en cantidades diferentes. Los arco iris también se pueden hacer utilizando una rejilla de difracción. Una rejilla de difracción tiene entre 15.000 y 30.000 minúsculas lineas grabadas en cada pulgada de la película plástica. Cuando la luz pasa a través de la película de difracción, forma peque(n)os focos de luz entre linea y linea. Estos focos de luz interfieren unos con otros. Así, las diferentes longitudes de onda se combinan en direcciones ligeramente diferentes produciendo un espectro de arco iris.

Cada fuente de luz produce un espectro diferente. Utilizando una rejilla de difracción, observe el espectro de cada tipo de luz y luego dibuje el espectro con lápices de colores. Muestre las diferencias que encuentre.

Fuente de luz Rojo Anaranjado Amarillo Verde Azul Indigo Violeta
150-200 bombilla ......... ......... ......... ......... ......... ......... .........
20-50 bombilla ......... ......... ......... ......... ......... ......... .........
"flash" ......... ......... ......... ......... ......... ......... .........
Tubo fluorescente ......... ......... ......... ......... ......... ......... .........
Luz pública blanco-azul por la noche ......... ......... ......... ......... ......... ......... .........
Luz pública amarilla por la noche ......... ......... ......... ......... ......... ......... .........

Compare la luz del flash con la luz de las dos bombillas. ¿Cómo cambia el espectro cuando la fuente de luz se vuelve mas brillante y caliente?

El tubo fluorescente y las luces del alumbrado público contienen gases incandescentes. El recubrimiento alrededor de estas lineas se esparce fuera del espectro, pero aún se pueden ver lineas brillantes. Estas bandas son las "huellas" características de los gases que componen el espectro. El vapor de mercurio produce lineas brillantes de color verde y púrpura. El vapor de sodio produce lineas amarillas brillantes. ¿Qué luces contienen vapor de mercurio?

Esquina del KAO

El espectro de una estrella roja tiene más luz hacia el lado rojo del espectro. ¿Una estrella roja, es más caliente o más fría que una azul? ¿Es su superficie más brillante o menos? Los brazos en espiral de nuestra Galaxia Via Lactea están llenos de nubes de gas incandescente, prediga cómo se podría ver el espectro de una de estas nubes.¿Qué pueden aprender los astronómos de estos espectros?

 

 
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