FÍSICA DE SEMICONDUCTORESEspectros Atómicos

UNTatiana Andrea Gracia Prada

-fsc11Tatiana- 28 de mayo de 2015

ESPECTROSCOPÍA• Muestre un gráfico que representa un Espectro Electromagnético amplio.

ESPECTROSCOPÍA

• Haga una exposición (presentación.ppt) sobre el Espectro Electromagnético generado por excitaciones externas de los electrones que componen los átomos.

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

Con la expresión Espectro Electromagnético, se designan las distintas clases de radiación electromagnética, clasificadas por su frecuencia o longitud de onda en una escala creciente.

El Espectro Electromagnético, incluye una amplia gama de radiación emanada de diversas fuentes... No hay separaciones en el espectro, ni tampoco límites bien definidos entre las categorías.

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICORadioondas. Son ondas electromagnéticas producidas por circuito eléctricos. Su longitud de onda está comprendida entre 10 km y 10 cm. Se emplean en radiodifusión y telecomunicaciones.Microondas. Son producidas por vibraciones de moléculas. Su longitud de onda está comprendida entre 10 cm y 10-4m. Se emplean en radioastronomía, comunicaciones (radar, maser).Rayos  infrarrojos. Son producidas en los cuerpos calientes y son debidas a oscilaciones de átomos. Su longitud de onda oscila entre 10-4 m y 7500 A (1 A = 10-10 m). Se emplean en la industria y en medicina (termoterapia).Luz visible. Son producidas por oscilaciones de los electrones más externos del átomo. Su longitud de onda va de 7500 A a 4000 A. Son percibidas por nuestra retina. Se emplean en la visión, láser, etc.Rayos ultravioleta. Son producidas por oscilaciones de los electrones más internos. Su longitud de onda está comprendida entre 4000 A y 30 A. Se emplean en medicina, por su poder ionizante. Son los responsables de las quemaduras por el sol y de la aparición de los cáncer de piel. El Sol es un poderoso emisor de rayos ultravioleta.Rayos X. Son producidos por oscilaciones de los electrones próximos al núcleo. Su longitud de onda es del orden de 30 A - 0,4 A. Se utilizan en la industria, en medicina (radiografías y radioterapia). Son peligrosos para los tejidos debido a su poder energético.Rayos gamma (γ). Son producidos por oscilaciones nucleares, en los fenómenos radiactivos y en reacciones nucleares. Tienen una longitud de onda del orden de 10-5 A. Tienen un gran poder de penetración, lo que hace que sean nocivos para los seres vivos.

ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO

ESPECTROS ATÓMICOSEspectro visible:Se denomina espectro visible a la región del espectro electromagnético que el ojo humano es capaz de percibir. A la radiación electromagnética en este rango de longitudes de onda se le llama luz visible o simplemente luz. No hay límites exactos en el espectro visible; un típico ojo humano responderá a longitudes de ondas desde 400 a 700 nm aunque algunas personas pueden ser capaces de percibir longitudes de onda desde 380 a 780 nm.

• Qué son Espectros de Emisión• Los producidos por excitaciones como campos

eléctricos externos• Requiere electrodos y una fuente de voltaje externa

• Espectros de Absorción • Los producidos radiación que impacta los átomos en

estudio• Requiere una fuente de luz

• Diferencias entre el espectro de emisión y absorción:• En el espectro de emisión el elemento emite su propia

luz dejando un espacio grande en negro dependiendo de cual sea el elemento y su longitud de onda

• En el espectro de absorción el elemento absorbe la luz mediante la onda de frecuencia que se acople a el, y las rayas en negro son diferentes longitudes de onda.

Espectros de emisión

• Mediante suministro de energía calorífica, se estimula un determinado elemento en su fase gaseosa, sus átomos emiten radiación en ciertas frecuencias del visible, que constituyen su espectro de emisión. Ninguno de estos se repite. Por ejemplo, algunos de ellos lo hacen en el infrarrojo y otros cuerpos no. Ello depende de la constitución específica de cada cuerpo, ya que cada uno de los elementos químicos tiene su propio espectro de emisión.

Espectro de absorción • Se presenta cuando un solido incandescente se encuentra rodeado por un gas más

frio, el espectro resultante muestra un fondo interrumpido por espacios oscuros denominados líneas de absorción, porque el gas ha absorbido de la luz aquellos colores que éste irradia por sí mismo. Suele ocurrir que unos cuerpo absorben sólo la radiación de unas determinadas longitudes de onda y no aceptan absorber otras de otras longitudes, por lo que cada cuerpo, cada elemento químico en la práctica, tiene su propio espectro de absorción, el cual se corresponde con su espectro de emisión, al igual como si fuera el negativo con el positivo de una película. En la naturaleza se da también que otros cuerpos absorben radiación de otros cuerpos dejando rayas negras.

ESPECTROSCOPÍA• Líneas de Balmer:

El científico Balmer identificó todas las frecuencias y saco una fórmula para pasar de una frecuencia a otra específicamente con hidrogeno, con ayuda de un monocromador. Un monocromador sirve principalmente para proporcionar un haz de energía radiante con una longitud de onda determinada. La salida espectral consiste en una gama de longitudes de onda con un valor promedio de longitud de onda que se presenta en el indicador del monocromador.

La longitud de onda, para cada línea de Balmer, se puede calcular mediante la formula de Rydberg:

donde RH es la constante de Rydberg para el hidrógeno (aproximadamente 109 677 , o ), = 2 y un entero mayor que 2.

1𝜆𝑣𝑎𝑐

=𝑅𝐻 ( 1𝑙2 − 1

𝑚2 )

ESPECTROSCOPÍA

• Constante de Rydberg (RH):Todo elemento químico tiene su propia constante de Rydberg; la ecuación que encontró Balmer en la que relacionaba las líneas conocidas del espectro del hidrógeno, fue reformulada por Rydberg en la siguiente ecuación:

Donde RH es la constante de Rydberg= 10 973 758,306 y n1 y n2 son números enteros. Para la serie de Balmer, n1= 2 y n2 toma los valores de 3, 4, 5, 6… A medida que n1 se vuelve más grande, las líneas convergen hacia un límite de la serie.

: masa del electrón Z: número atómico e: carga del electrón h: constante de Planckc: velocidad de la luz

Problema 2.112.11 Calculate the first three energy levels for an electron in a quantum well of width 10 Å with infinite walls.(Calcular los primeros tres niveles de energía para un electrón en un pozo cuántico de 10 Å de ancho, con paredes infinitas).

Solución:

𝐸𝑛=𝑛2 𝜋2𝒽2

2𝑚𝑎2=¿¿

𝐸1=6,03×10−20 𝐽 ∗ 10

19

1,6=0,377 𝑒𝑉

𝐸2=4∗0,377𝑒𝑉=1,508𝑒𝑉𝐸3=9∗0,377𝑒𝑉=0,377 𝑒𝑉

sugerencias

• Mencione personajes, años, países y aplicaciones• Ilustre con imágenes

• Mencione las series de Balmer, etc• Mencione la Constante de Rydberg• Mencione que el espectro emitido por un elemento como el H ó el O

es una huella digital que identifica la clase de átomos en estudio