Cristales líquidos

No pondré teoría, si la necesitan en la wikipedia esta muy bien

Hay algunas pruebas interesantes que se pueden realizar en el aula con muy poco material y que pueden resultar bastante atractivas.

Hay que conseguir alguna calculadora que ya no se use o un reloj o algún aparato que tenga un visor (display) del tipo LCD. Debe ser algo que ya no usemos porque vamos a desarmarlo y ya no volverá a funcionar.

Con cuidado se sacan los tornillos del aparato y los de la plaqueta con la electrónica, debajo de esta encontramos el display, generalmente estos están conectados eléctricamente a la plaqueta con una especie de goma, sacamos la goma o la cinta de contactos y dejamos solamente el visor que en definitiva es lo que usaremos en este trabajo.

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Un viejo reloj de cocina para hacer huevos duros entregó su cuerpo a la ciencia…

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El display ya separado

Para empezar es bueno realizar una inspección ocular del mismo

Vemos que son a simple vista dos placas de vidrio pegadas entre si y en la parte posterior una especie de plástico de color metalizado.

Antes de retirar el plástico este vamos a observar que los dos vidrios no tienen el mismo tamaño, hay uno mas grande que deja sobresalir una solapa, donde iba pegada la goma con los contactos, ponemos a la luz y variando el ángulo encontraremos en esa solapa una especie de terminales hechos en algo asi como un filigrana, es una tenue capa de oxido de indio que es conductora y tiene dibujado los números que no son otra cosa que electrodos, es transparente, bueno como vamos viendo no solo son los dos vidrios y el plástico reflector…

Ahora despegamos ese plástico con mucho cuidado

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Se ha separado el plástico reflector de los vidrios

Como vemos el vidrio no es perfectamente claro, tiene un aspecto de lente para sol, en realidad se trata de dos vidrios polarizados uno polarizado horizontal y otro vertical, entre ambos vidrios se encuentra el cristal líquido.

Verificando la luz polarizada

Este par de vidrios es muy particular, para empezar harems la siguiente prueba, lo colocamos en forma horizontal sobre el plástico que despegamos y vemos como se ve el dispaly normal, ahora giramos 90º y ….

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Negro, no se ve nada…. Igual podemos hacer la prueba tratando de ver algún otro display de un reloj en funcionamiento

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Giramos y…

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Porque no se ve en negativo????? Porque no veo los números?

Si el cristal líquido no estuviera deberíamos ver siempre negro, no debería pasar la luz, dado que los vidrios polarizados están uno horizontal y otro vertical, por tanto la luz que uno deja pasar el otro la ataja

Estos cristales líquidos están buenos para hacer ventanas, con un solo toque a un interruptor dejamos la casa oscura…

Otra experiencia interesante es la de calentar con una plancha el cristal, sabemos que los cristales líquidos son sensibles a los campos eléctricos y a la temperatura, de hecho hay muchos termómetros que están basados en cristales líquidos, por ejemplo este que sirve para la temperatura del baño del bebe (se consigue en cualquier farmacia)

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Por último vamos a observar es cristal líquido que se encuentra entre ambos vidrios polarizados, para ello vamos a usar la plancha, si la de planchar camisas…

Por último un detalle de las partes de un LCD tomada de la wikipedia

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  1. Film de filtro vertical para polarizar la luz que entra.
  2. Sustrato de vidrio con electrodos de Óxido de Indio ITO Las formas de los electrodos determinan las formas negras que aparecen cuando la pantalla se enciende y apaga. Los cantos verticales de la superficie son suaves.
  3. Cristales liquidos “Twisted Nematic” (TN).
  4. Sustrato de vidrio con film electrodo común (ITO) con los cantos horizontales para alinearse con el filtro horizontal.
  5. Film de filtro horizontal para bloquear/permitir el paso de luz.
  6. Superficie reflectante para enviar devolver la luz al espectador. En un LCD retroiluminado, esta capa es reemplazada por una fuente luminosa.
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Espectrofotómetro experimental

Agradecimientos: A Hector.ar, Angel, Goyo, Lasnicolates y Anilandro de científicos aficionados que en todo momento estuvieron colaborando.

Poquito de teoría

Que es un espectrofotómetro? Se trata de un aparato  óptico que permite hacer atravesar  una muestra traslúcida  por un as de luz monocromática, la que luego es detectada y cuantificada por un sensor y una electrónica adecuada, la frecuencia de la luz puede ser variada  ya que  dispone de una red de difracción. Esto permite conocer los espectros de absorción de líquidos coloreados y además se puede medir concentración de distintos metabolitos. De hecho estos instrumentos se usan a diario en química clínica para determinaciones de la concentración de distintos compuestos de la sangre (colesterol, glucosa etc) además la actividad de enzimas.

Los equipos comerciales pueden medir entre 340 nm hasta 750 nm.

El proyecto

El esquema básico de este espectrofotómetro experimental es este

Una fuente de luz blanca fuerte (foco  halógeno), un as de la luz del mismo pasa por un colimador 1 e impacta sobre la red de difracción (es un trozo de CD), la red descompone la luz , esa red puede ser movida de manera que el espectro pueda correrselo, y de esa forma discriminar las distintas longitudes de onda (los distintos colores del espectro) Detrás de un segundo colimador 2 esta el tubo que lleva la muestra y por último esta el sensor que esta asociado a la electrónica.

Como sensor usé en primera instancia una fotocelda, pero era muy poco sensible por lo que la cambié por un fototubo

A la izquierda el fototubo y a la derecha la fotocelda

Todo el sistema óptico esta encerrado en una caja negra.

Toda la caja que contendrá la parte óptica se realizó en fibrafacil y luego se la pintó con acrílico negro, los colimadores son hojas de afeitar enfrentadas con un paso de luz de mas o menos 1 mm. Toda esta estructura luego se recubre con cartulina negra.

La red de difracción es un trozo de CD montado en un viejo capacitor variable, esto permite que al mover el vástago se mueva la red. Es importante que el CD conserve el espejo de la parte posterior.

Esta es la caja terminada, tuve que variar un poco el formato para que el as de luz pasara bien perpendicular al lugar donde va la muestra, en el zócalo octal va alojado el fototubo. He visto estos tubos en ebay por unos 15 U$A.

En esta imagen se ve la lámpara, el recinto donde va el fototubo ya esta cerrado  y donde esta la cartulina despegada se ve el mando de la red de difracción, puede verse sobre la caja una cubeta de caras paralelas de 1 cm de paso de luz donde  va la muestra.

En este video puede verse como actúa el discriminador

La electrónica es obra de mi querido amigo Ángel consta de dos operacionales bien comunes

Las resistencias que varían la sensibilidad del primer operacional fueron suplantadas por una sola de 50M

Al fototubo hubo que ponerle el cátodo a potencial, unos 70v, para aumentar su sensibilidad, el resto es tal cual el circuito.

Para variar la sensibilidad usé una fuente variable para alimentar la lámpara halógena, según me comentaron y pude comprobar no es lo mejor, pues se corre el espectro al bajar la intensidad, conviene usar el propio control de sensibilidad del circuito R2.

Como instrumento, usé uno de ocasión de 38 uA al que hice la escala en transmitancia (lineal) y en absorbancia (logarítmica)

Las pruebas:

Para saber si puede medir de un modo confiable concentraciones tomé una solución de Cl2Co que es de un color rosa al 1%, como no sabía a como era su espectro de absorción con el analizador automático de mi laboratorio realicé la curva
Se hace así: con una muestra de la solución se toma la absorbancia a distintas longitudes de onda, siempre poniendo a cero con agua.
El resultado fué este

Como puede verse el pico de máxima absorción esta en los 505 nm (verde)
Luego para ver como se comportaba la solución hice una curva de concentración con este mismo equipo comercial
La longitud de onda elegida es de 505 nm y de la misma solución madre hice 4 diluciones y la solución madre, al 100, 80,60, 40 y 20%
El resultado de las lecturas dio esta curva perfectamente lineal (lo esperado)

Y por último me traje las soluciones a casa y tomé las lecturas en el espectrofotómetro casero, a ojo elegí la frecuencia, colocando un cartón en la pasada de luz que viene de la red de difracción busque el verde
Puse a 0 de absorbancia con agua destilada y tomé las 5 medidas

Estos son los tubitos con las diluciones

Como puede verse no es la perfección de recta, pero fue lo suficiente para dejarme conforme, obviamente no se puede usar en un laboratorio profesional, pero si en un laboratorio de aficionado.

Para mejorar: graduar la red de difracción con las longitudes de onda del espectro.

Hay bastante luz espúrea  que da sobre el fototubo, tal vez agregando otro colimador antes del sensor mejoraría ese aspecto

 

 

 

 

 

 

Diez pruebas con el banco óptico didáctico

 

  1. El experimento de Young

Este científico ingles realizó a principios del siglo XIX un interesante experimento que luego fue fundamental para las bases de la mecánica cuántica. También se lo llama de la doble rendija y explica el comportamiento ondulatorio de la luz ya que el mismo demuestra patrones de interferencia propia de los fenómenos de ondas.

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La difracción es un fenómeno de ondas, es ese curvado de la onda que se produce cuando esta choca con un obstáculo, este fenómeno es la causa de las interferencias

Bien, para ver los patrones de interferencia con nuestro banco óptico utilizaremos como modulo de iluminación un láser, en este experimento vamos a prescindir de la lente convergente y del colimador, usaremos la red de difracción hecha con un trozo de cd que tiene 625 líneas por mm

El montaje es el siguiente:

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Podemos ver otros ordenes de interferencia, el segundo y a veces el tercero sacando la pantalla del banco y proyectando sobre una pared blanca a 0,60-0,80 mts de distancia.

  1. Obtención de un espectro continuo

Todos hemos visto en algún momento el arco iris o los colores del mismo cuando la luz atraviesa algún cuerpo con forma de prisma. La luz blanca en realidad es una luz compuesta por siete colores distintos que son visibles cuando la luz entra en un medio distinto al aire y cambia su velocidad, se refracta. Nosotros usaremos el fenómeno de la difracción para ver este espectro

La fuente será una lámpara de linterna con filamento (no las de leds), acá deberemos agregar un concentrador del rayo que sale del colimador, es decir tendremos que agregar la lente convergente y el colimador

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Todos estos experimentos requieren que el lugar donde hacemos las pruebas este oscuro

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  1. Obtención de un espectro discontinuo

Cuando calentamos un elemento químico sus átomos absorben energía que es liberada al enfriarse emitiendo luz, si esa luz es procesada en un prisma o una red de difracción ya no obtenemos el espectro continuo como en el caso anterior sino uno que presenta líneas bien definidas, característica de cada elemento, algo así como un código de barras individual para cada elemento, esos espectros se llaman discontinuos o de lineas.

Para ver esta clase de espectros vienen muy bien las lámparas de bajo consumo y tubos fluorescentes donde hay gases ionizados.

El montaje será el mismo que usamos para los espectros continuos solo que vamos a cambiar el foco de linterna por una lámpara de bajo consumo, yo logré conseguir una bastante pequeña que puede introducirse en el tubo que forma el modulo de iluminación del banco

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Un truco, para que las fotos muestren con mayor detalle las distintas líneas espectrales, conviene aumentar el tiempo de exposición en la cámara, si queremos hacer un trabajo mas meticuloso con los espectros obtenidos recomiendo la lectura del siguiente artículo de Alberto Villalobos, un compañero experto en espectroscopia que indica como analizar los espectros con programas de acceso libre

http://hombrosdegigantes.blogspot.com/2008/04/digitalizacin-y-anlisis-de-espectros.html

  1. Medición de la longitud de onda de una luz monocromática

A mi modo de ver esta es una de las mejores utilidades de este sencillo banco, podemos medir con bastante reproductibilidad longitudes de onda de un láser o de unos leds de colores, picos en espectros discontinuos etc. Para esto vamos a usar las reglas que están en el soporte y en la pantalla.

Usaremos el puntero láser, pero se pueden realizar como dije antes con otras fuentes monocromas. Armamos el banco como esta en la figura, con el láser sin la lente convergente y sin el colimador, se mide la distancia de la red de difracción a la pantalla, marcada como B en el dibujo, después se enciende el láser y se mide la distancia entre el orden principal (el punto del centro de la pantalla) y uno de los ordenes primarios, cualquiera el izquierdo o el derecho, si todo esta bien alineado ambas medidas deben ser iguales, en el dibujo esta marcado como A.

Con estos dos datos trabajaremos para encontrar el ángulo θ

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El ángulo θ= Arctg A/B

Luego Sen θ = n λ / 1 / Nro de lineas red

Donde

A= Distancia en cm al primer orden de interferencia

B = Distancia en cm desde la pantalla a la red de difracción

n= numero de orden de la interferencia

λ = Longitud de onda en cm

Pongo un ejemplo práctico con medidas tomadas en el banco:

A= 7.2 cm

B= 15.0 cm

n= 1

Nro de lineas de la red= 625 (por norma los CD tienen ese numero de líneas por mm)

Bien θ= Arctg 7.2/15.0 = 25,64 °

Resultado:

λ= 0.000692 cm = 692 nm

Según el fabricante, el puntero tiene una frecuencia entre 630 y 680 nm, tomando la media 655, el resultado tiene una desviación en + de un

5 % que para la precariedad no me parece tan mal.

  1. Medición de la constante de una red de difracción desconocida

Con las mismas fórmulas usadas antes vamos a medir la cantidad de líneas de una red de difracción desconocida, la que usaré no es tan desconocida porque es un trozo de DVD, pero vale hacer el cálculo.

De la misma forma que antes con el láser sin colimador y sin lente concentradora, cambiamos la red de 625 l/mm por la desconocida y hacemos igual que antes, medimos A y B, veremos que hay que acercar bastante la red para ver los primeros órdenes, cuando ambos órdenes estén equidistantes del orden principal tomar la medida.

En mi caso las medidas fueron las siguientes:

A= 19,1 cm

B= 10,0 cm

Resultado:

Nro de líneas= Sen Ө/ λ= 1280 líneas/ mm

En la realidad los DVD tienen una separación entre líneas por norma de 0.74 um

Es decir unas 1351 líneas/mm que se parecen mucho al valor experimental que tiene en – alrededor del 5%

  1. Midiendo el grosor de un cabello

Medir objetos muy finos es un problema, sin embargo utilizando el rayo láser y los efectos de interferencia podemos hacerlo de una forma muy sencilla.

Para esta prueba solo utilizamos el puntero y el soporte para la red de difracción, en el colocaremos un trozo de cartón con una ventana en el que pegaremos con cinta scoch el cabello a medir, tenemos que sacar la pantalla y proyectar a una distancia de unos 2 metros sobre la pared, el láser debe impactar con el objeto y permanecer fijo, eso nos proyectara un patrón de interferencias sobre la pared como el de la foto

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Para calcular el grosor del cabello usamos la siguiente fórmula:

D= 2 n λ A / B

D = medida del objeto

n = Numero de orden de la interferencia

λ = Longitud de onda del láser

A = distancia desde la pantalla hasta el objeto a medir

B = distancia entre los centros de los primeros órdenes de interferencia.

En la práctica he medido un cabello, obtuve los siguientes datos:

n = 1

λ = 0. 000692 cm (la medición experimental de mi puntero láser)

A = 182.5 cm

B = 4.5 cm

Resultado:

D= 0.056 cm

A pesar de que los datos que encontré por Internet indican que la media de un cabello humano es de 0, 1cm, para corroborar mi dato hice la comparación del mismo cabello con la cuadrícula de una cámara de Neubauer, (ventajas de ser bioquímico je je) este aparato se usaba y alguno por ahí lo ha de usar todavía, para contar glóbulos rojos y blancos, es una placa de vidrio que tiene dibujada una fina retícula , los cuadraditos de menor tamaño miden 0,05 cm por lado, así es que puse al microscopio el cabello sobre la retícula de la cámara de Neubauer y pude constatar que era apenas mas ancho que los cuadrados mas chicos. De paso, medí por el mismo sistema que medí el cabello, la separación de las líneas de la cámara cuentaglóbulos y me dio como resultado 0,052 cm, un muy estimulante dato.

He probado medir el grosor de una telaraña, pero no he podido con este método

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Esta es la retícula de Neubauer y esta la cámara

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  1. Filtros ópticos

Los filtros ópticos son materiales transparentes que tienen la propiedad de absorber ciertas longitudes de onda y dejar pasar libremente otras.

Esta prueba es interesante para ver que longitud de onda deja pasar cada filtro, midiéndola como hicimos en la prueba numero 4 con el dato del primer orden de interferencia.

Son muy conocidos los filtros de colores, en general atenúan todo el espectro menos la luz del color del filtro, hay otros filtros que atenúan todo el espectro como los que se usan en lentes para sol, se llaman filtros de densidad neutra.

Los filtros que usaremos son papeles de celofán de distintos colores, si queremos hacer un trabajo para mostrar podemos montar el celofán en un marco tipo diapositiva como el de las redes de difracción y agregar un nuevo carrito con otro soporte al banco, entre la red y la lente convergente.

Usando la luz blanca, veremos como aparece solo una banda de color en el espectro

Por el método usado en la prueba 4 podemos medir la longitud de onda λ, en este caso del celofán rojo el centro de la banda de interferencia tiene una longitud de onda de 633 nm que fue corroborada con un espectrofotómetro comercial (otra vez la ventaja de ser bioquímico)

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Una interesante prueba se puede realizar viendo la capacidad de filtrar los rayos ultravioletas de los anteojos para sol, para ello usaremos como fuente de luz los diodos UV e interpondremos el cristal del anteojo. Hay lentes de sol de muy mala calidad para ver la atenuación debe ser uno de óptica, no esos chinos baratos que venden en la palya

  1. Figuras de interferencia muy llamativas

Con un poco de imaginación podemos obtener figuras de interferencia muy bonitas usando el puntero láser, es conocido que con los cd se forman figuras, agregaré un par de ellas con otros objetos.

Con dos cabellos cruzados por ejemplo:

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Este patrón se forma con un tejido de trama muy fina, lo saque cuando abrí un tubo de rayos catódicos de una TV , esta inmediatamente pegado al vidrio que hace de pantalla

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Retículo de Neubauer

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  1. Viendo los rayos que no se ven

En la siguiente imagen tomada de la wiki podemos ver el espectro visible

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Lo que el ojo humano ve, va desde los 400 a los 750nm, por debajo de los 400 se encuentra una radiación llamada ultravioleta UV y por encima de los 750 están los infrarrojos IR

Estos dos tipos de radiaciones no son visibles al ojo pero vamos a visualizaros usando unos trucos y de esa forma podremos calcular sus longitudes de onda.

Empezaremos por los UV, esta banda de radiación esta dividida en 3, UVA, UVB y UVC

UVA 400 – 320 nm

UVB 320 – 280 nm

UVC 280 – 200 nm

Tanto UVB como UVC requieren filtros especiales para poder limitar las radiaciones mas largas y son lámparas más caras y difíciles de conseguir, la más conocida es la luz negra de UVA que es con lo que trabajaremos.

Esta radiación tiene la particularidad que cuando impacta con determinados materiales refleja en rango de luz visible, dando una luminiscencia. En los boliches bailables se usa la luz negra y vemos que hay muchos materiales que son sensibles a ella. Usaremos para detectarlos una pantalla que no es más que un trozo de papel blanco de una hoja A4 al que pintaremos con un marcador flúor una banda, el propio papel blanco es sensible da fluorescencia azul y el flúor en este caso amarilla.

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La fuente que usaremos serán los diodos leds de UV que he mostrado en detalle en la construcción del banco.

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Como se puede ver en la fotografía son muy notables los órdenes de interferencia de hecho mucho más cerca del orden principal debido a que son de ondas mas cortas. Se puede calcular la longitud de onda, en mi caso dio como resultado el pico principal dentro del rango del visible en 423 nm.

Los infrarrojos

La fuente para estos rayos la podemos sacar de una grabadora de CD en desuso o rota, tienen unos led IR de hasta 200mw muy potentes, y muy peligrosos, hay que ser muy precavidos con este tipo de láser porque no se ve y puede quemarte un ojo en unos segundos. Para armar el láser con ese diodo es preciso hacer un sencillo montaje que podes encontrar aquí: http://www.felesmagus.com/pages/lasers-howto.html

Para “ver” estos rayos necesitaremos de una pantalla especial de cristal líquido sensible a la temperatura, venían unos termómetros para bebes de este material

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Lamentablemente no puedo poner fotos de esto porque no dispongo de la pantalla pero el PFDC de http://www.cientificosaficionados.com ha hecho las pruebas y funciona, con un láser de suficiente potencia se podrán ver los primeros ordenes de interferencia y se podrá medir la longitud de onda del mismo

  1. Marche un proyector ya….

Con el mismo banco si quitamos el colimador, poniendo la luz blanca de linterna he interponiendo el soporte para la red entre la fuente de luz y la lente convergente tenemos armado el proyector, los montajes de los objetos que deseamos ver aumentados los ponemos en una especie de diapositiva hecha con acetato transparente pegados con cinta, luego se colocan en el soporte que antes usamos en las redes de difracción.

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Montaje del dispositivo

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Los objetos a ver

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Es el tejido de trama muy fina que saqué de un TRC, el mismo que presentaba esa llamativa trama en la interferencia

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Un led

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Filamento de una lámpara

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El ala de in insecto

Banco óptico didáctico

 

Este simple banco óptico esta armado completamente con elementos reciclados y pese a su sencillez es útil para unas cuantas pruebas, como por ejemplo, recrear el experimento de Young, medir la longitud de onda de una luz coherente como la de un láser, ver espectros continuos, discontinuos, calcular las longitudes de onda de los picos en los discontinuos y otras pruebas que agregaré en otra entrega de diez pruebas con el banco óptico.

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Por ahora voy a dar detalles de como armar este interesante montaje.

El soporte:

Esta hecho con un perfil de aluminio del que se usa en carpintería metálica para aberturas, elegí un retazo con la forma que se muestra en la foto, esto permite que por su interior corra otro perfil en forma de T , de esa forma estan armados algunos de los soportes para los distintos módulos que llevará el banco. El soporte tiene unos 60 cm de longitud

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1 Perfil del soporte

2 Reglas de la pantalla y el soporte

La pantalla:

Tiene un tamaño de unos 20cm x 14cm es plástica y esta fija a una L de aluminio que encaja en uno de los extremos, en la parte superior tiene dos pestillos corredizos para fijar las medidas.

Esta pantalla presenta en medio una regla que tiene el cero en el centro y hacia uno y otro lado está marcados los centímetros hecha con papel milimetrado, también he agregado a cada lado de la misma dos broches que permiten sostener pantallas de distintos materiales para ver mejor los ordenes de interferencia, usando papel flúor en caso de UV por ejemplo.

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Las redes de difracción:

Este es un elemento bastante caro, pero lo vamos a suplir con un trozo de CD y también podemos usar un trozo de DVD, las redes de difracción son componentes ópticos donde hay numerosas rendijas o líneas por milímetro, puede ser un espejo con todas estas rayas o un material transparente.  Si a un CD le quitamos el recubrimiento de aluminio que lleva pegado en una de sus caras nos queda transparente y podremos observar esa infinidad de líneas que hacen que la luz se refracte y veamos los colores que la componen. Los CD por norma de fabricación tienen una separación entre líneas de 1.6 um (0,0000016 metros) lo que da por mm 625 líneas, este es un dato importante que debemos conocer para hacer cálculos de longitud de onda de diversas fuentes.

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1 Soporte en U para las redes de difracción

2 Redes de difracción montadas tipo diapositiva

Este trozo de CD debe llevar las líneas en forma vertical, lo he colocado en una especie de diapositiva que entra en un soporte de hojalata

Lente convergente:

Para concentrar la luz, necesitaremos una lente convergente, tranquilamente puede ser una lupa económica preferiblemente de cristal,  en mi caso utilicé un ocular de una video cámara de desguace, esta lente también va montada en tu trozo de caño cuadrado por medio de un vástago, hecho con un clavo bastante gordo, así se podrá sacar y poner en forma cómoda, ya que en caso de usar el puntero láser no será necesaria.

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El colimador:

Esta parte del banco es un dispositivo que deja pasar solo un as de luz, se puede fabricar con dos hojas de afeitar que se fijan bien cerca con una separación de 1 mm o menos. El colimador esta en el mismo soporte de la fuente de luz.

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1  El colimador hecho con dos hojas de afeitar instalado en una tapa del tubo plástico que conforma el modulo de iluminación

2 Instalado en el módulo, visto de frente Esta pegado con cinta aisladora negra, en esta foto se pueden ver los clavos que van en el riel que se desplaza sobre el soporte

La Fuente de luz:

Utilizaremos para las distintas pruebas luz blanca, de un foco de linterna, diodos Leds de distintos colores, puntero láser, luz de bajo consumo, diodos UV, lámparas de neón y toda fuente que queramos investigar.

Para la luz blanca y distintos tipo de leds de UV, de colores Infrarrojo y láser utilizaremos zócalos de focos a rosca a los que habremos adaptado los leds

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1  Tubos plásticos usados para fabricar la fuente

2  Modulo de iluminación completo 

3 El tubo de soporte que entra a modo de émbolo dentro de otro tubo plástico

 

Un par de fotos del banco funcionando

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1 Con los diodos de UV, sobre un papel pintado con tinta flúor, se ven los primeros órdenes de interferencia a ambos costados de la línea central

2 Espectro continuo de una luz blanca de linterna

Próximamente: Diez pruebas con el banco óptico

Láser didáctico casero

 

Este prototipo es muy fácil de hacer requiere muy pocos materiales muy fáciles de conseguir, para alimentarlo se hace necesaria una fuente de alta tensión puede ser la de algun TV, en mi caso utilizo la misma fuente que usé para rayos X y el lifter, tiene la ventaja de ser regulable, para realizar el proyecto es necesario estar habituado a trabajar con alta tensión, asi que mucho cuidado, no me hago responsable de nada!!!

Todo el dispositivo esta montado sobre un tablerito de fibra fácil

De un lado del tablero se reviste con papel aluminio

Sobre este aluminio se coloca un papel de acetato y dos secciones de papel aluminio que van a oficiar de capacitores


En un costado sobresale el aluminio que esta pegado a la fibra fácil , allí va el  spark gap , que es un tornillo con una tuerca ciega del tipo usado en muebles, de bronce montadas en una L de aluminio, el otro electrodo del spark es una L de aluminio que va asentada sobre uno de los capacitores que quedan armados con el foil de aluminio

Los dos rieles son sendos trozos de perfil de aluminio separados a 1mm y entre los cuales va una resistencia de 250K, también puede ser una inductancia de 20 vueltas de alambre de cobre sobre un lápiz separadas mas o menos 2 mm por vuelta

A todo el conjunto se lo asegura colocándole piezas pesadas , en mi caso trozos de caño de plomo aplastados.
Una vista del montaje

Para ajustarlo y que salga el disparo láser se hace necesario hacerlo con la tensión conectada variando la distancia a que están separados los rieles, para ese menester lo he hecho con dos trozos de acrílico con una hendija  que se encaja en el riel y lo muevo tratando de que los arcos salten a lo largo de todo el riel, se coloca un papel frente a la separación de los rieles donde se puede apreciar claramente el disparo láser. Este ajuste es muy crítico, no desesperar si no sale al toque hay que ir con paciencia hasta que salga, una vez ajustado lo dejamos ahí y si queremos podemos probar alejando un poco mas el spark gap, para darle mas potencia

Y por último pongo una foto de un frasco de vidrio con agua y tinta flúor que se ve atravesado por el láser

Páginas consultadas: http://www.sparkbangbuzz.com/tealaser/tealaser7.htm

Espectros discontinuos

Espectros discontinuos

 

Algo de teoría…

 

Como se recordará durante la época en que Bohr hacía sus experiencias, la comunidad científica estaba entretenida con la difracción de la luz en el prisma, descubierta por Newton, Bohr experimenta con los colores de llama que aparecían cuando se vaporizaba un elemento sobre el fuego, el concluyó que los electrones están en órbitas estables donde no consumen ni seden energía, cuando se les aplica energía exterior (llama) estos electrones saltan a una órbita superior mas alejada del núcleo y cuando cesa esa energía externa los mismos vuelven a su orbita original liberando la energía en forma de luz (fotones). Si se hace atravesar esa luz liberada por un prisma, aparece ya no un espectro continuo donde los colores van cambiando gradualmente (ver fotos), sino una serie de líneas de colores parecidas a un código de barras de los que usan los supermercados, eso se llama espectro discontinuo, cada átomo tiene uno particular, como una huella digital. Bueno el sencillo experimento que hoy describo es para ver esos espectros discontinuos.

espectroscopioesp_abiertocd

El aparato es el espectroscopio, que vamos a fabricar con un disco compacto en desuso, se corta un trozo como muestra la imagen con una tijera de cocina, además vamos a conseguir una cajita, la que yo use tiene 13,5cm x11,5cm x 7 cm. puede usarse otra, con otras medidas. En el frente se practica una abertura de unos 2 cm x 2 cm, a unos 2 cm de la base allí pondremos el colimador, que es una rendija muy angostita por donde va a entrar la luz, cuanto mas angosta mas nítido el espectro, pero también mas débil, este colimador se puede hacer con papel de aluminio como se ve en la imagen todo se asegura bien con cinta. En el piso de la caja se va a fijar también con cinta el trozo de compacto, cuidando de no despegar la parte espejada, la distancia a la que se fijará va a tener que ser ajustada para que desde la ventana por donde se van a observar los espectros pueda verse éste, completo.

espectro luz bajo consumocontinuo

Trataré de fotografiar algunos espectros discontinuos del cobre, sodio y los podré en mi blog.

En el siguiente archivo hay un documento tomado de http://www.cielodeguadaira.org/ donde hay una plantilla para armar la caja picar aqui