Franklin Dionisio MontalvoIngeniero AmbientalCIP 144231

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA

FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLESDEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS AMBIENTALES

Curso: ANALISIS INSTRUMENTAL

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1. Que es la Radiación Electromagnética:

La radiación electromagnética es un tipo de energía que se transmite por el espacio a

enormes velocidades

Adopta muchas formas, siendo las mas fácilmente reconocibles la luz y el calor radiante.

Es una forma de energía radiante que presenta propiedades tanto de onda como de partícula.

Manifestaciones menos evidentes son los rayos x, luz ultravioleta, microondas y radiaciones de radio.

• La luz y radiación que hemos mencionado forman parte de un rango muy amplio, que no tiene límite inferior o superior, denominado el Espectro Electromagnético.

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO:

• Este espectro se ha dividido en diferentes regiones, pero que no tienen fronteras rígidas entre regiones adyacentes.

• La siguiente muestra las diferentes regiones en las que se ha dividido el espectro electromagnético. Cada una de las regiones será analizada separadamente mas adelante.

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO:

• Se utilizan dos parámetros comunes para referirse al espectro electromagnético: frecuencia y longitud de onda.

Clasificación de las ondas en telecomunicaciones

Sigla Rango Denominación Empleo

VLF 10 kHz a 30 kHz Muy baja frecuencia Radio gran alcance

LF 30 kHz a 300 kHz Baja frecuencia Radio, navegación

MF 300 kHz a 3 MHz Frecuencia media Radio de onda media

HF 3 MHz a 30 MHz Alta frecuencia Radio de onda corta

VHF 30 MHz a 300 MHz Muy alta frecuencia TV, radio

UHF 300 MHz a 3 GHz Ultra alta frecuencia

TV, radar, telefonía móvil

SHF 3 GHz a 30 GHz Super alta frecuecia Radar

EHF 30 GHz a 300 GHz Extra alta frecuencia Radar

Clasificación de las ondas en telecomunicaciones

Longitud de onda Frecuencia Energía

Radio

Muy Baja Frecuencia > 10 km < 30 Khz < 1.99 e-29 J

Onda Larga < 10 km > 30 Khz > 1.99 e -29 J

Onda media < 650 m > 650 Khz > 4.31 e-28 J

Onda corta < 180 m > 1.7 Mhz > 1.13 e-27 J

Muy alta frecuencia < 10 m > 30 Mhz > 2.05 e-26 J

Ultra alta frecuencia < 1 m > 300 Mhz > 1.99 e-25 J

Microondas < 30 cm > 1.0 Ghz > 1.99 e-24 J

Infrarrojo

Lejano / submilimétrico < 1 mm > 300 Ghz > 199 e-24 J

Medio < 50 um > 6.0 Thz > 3.98 e-21 J

Cercano < 2.5 um > 120 Thz > 79.5 e-21 J

Luz Visible < 780 nm > 384 Thz > 255 e-21 J

UltravioletaCercano < 380 nm > 789 Thz > 523 e-21 J

Extremo < 200 nm > 1.5 Phz > 993 e-21 J

Rayo X < 10 nm > 30.0 Phz > 19.9 e-18 JRayos Gamma < 10 pm > 30.0 Ehz > 19.9 e-1

El espectro electromagnético en la vida diaria

2. PROPIEDADES DE LA RADIACION E.

• El modelo ondulatorio falla al intentar explicar fenomenos asociados con la absorcion o emision de la energia radiante.

Muchas de las propiedades de la radiacion electromagnetica se explican adecuadamente con un modelo clasico de onda sinusoidal, que utiliza parametros como la longitud de onda, frecuencia, la velocidad y amplitud.

…. de partículas discretas o paquetes ondulatorios, de energía llamados fotones, en donde la energía de un fotón es proporcional a la frecuencia de la radiación

Para comprender el proceso de absorción de radiación, hay que acudir a un modelo corpuscular en el que la radiación electromagnética se contempla como un flujo

Fotones que viajan describiendo una onda

2.1 PROPIEDADES ONDULATORIAS

sin embargo cabe señalar que la componente magnética es la responsable de la absorción de ondas de radiofrecuencia en la espectroscopia de resonancia magnética nuclear

Para muchos fines, la REM se presenta como un campo eléctrico y otro magnético con oscilaciones sinusoidales, ya que el campo eléctrico es el responsable de la mayoría de los fenómenos, como la transmisión, reflexión, refracción y absorción….

RADIACION ELECTROMAGNETICA

Campo magnético

Campo eléctrico

c/c/ = V

Donde: frecuencia = número de longitudes de onda (ciclos) que

pasan por un punto fijo en la unidad de tiempo. Unidades : ciclos/seg. o seg-1.

c/

c= velocidad de la luz 3x1010 cm/seg. n= índice de refracción (relación entre la velocidad de la luz en el vacío y su velocidad en el medio en cuestión)

= longitud de onda. Distancia entre dos puntos requeridos para completar un ciclo. Unidades: cm.

V= Velocidad de desplazamiento de la onda.

Ū=Número de onda. Es el inverso de la longitud de onda. Se define como el número de longitudes de onda en 1 cm. Unidades: cm-1.

t= Período. Tiempo requerido para completar un ciclo. Unidades: ciclos/seg. o seg.

Ū= 1/

2.1.1 INTERACCION DE LA REM CON LA MATERIA:

La difracción es una propiedad ondulatoria, que puede observarse no solo para la REM si no también para las ondas mecánicas y acústicas

DIFRACCIÓN

Es un proceso por el que un haz paralelo a la radiación se curva cuando pasa por un haz puntiagudo atraves de una abertura estrecha.

La interacción que se produce en el proceso de transmisión, puede adscribirse al campo eléctrico alternativo de la radiación, que causa oscilación de los electrones ligados de las partículas respecto a sus núcleos pesados, resulta así la polarización periódica de las partículas.

TRANSMISIÓN

Es cuando se transmite la radiación.

Experimentalmente se observa que la velocidad a la que se propaga a través de una sustancia transparente es menor que su velocidad en el vacío y depende del tipo y concentraciones de los átomos, iones o moléculas del medio.

• Como no hay cambio de energía es invariable la frecuencia de la radiación emitida, pero a disminuido la velocidad de su propagación.

Puesto que la radiación no se absorbe, la energía requerida para la polarización solo es retenida momentáneamente (10-14 a 10-15 seg) por la especie y es emitida de nuevo sin alteración cuando la substancia vuelve a su estado original.

Cuando la radiación incide con un ángulo en la interfase entre dos medios transparentes que tienen densidades diferentes …

REFRACCIÓN

…. se observa un cambio brusco en la dirección o refracción en los dos medios

Refracción de la luz a su paso por un prisma de vidrio. Dependiendo de la longitud de onda (color) del haz que incide desde la izquierda, el ángulo de refracción varía, es decir, se dispersa

Cuando la radiación atraviesa una interface entre medios con diferente índice de refracción…

REFLEXIÓN

… se produce siempre una reflexión, la fracción de radiación reflejada es tanto mayor cuanto mayor sea la diferencia entre los índices de refracción

Reflexión y refracción de la luz en la superficie de unión entre un vidrio con índice de refracción 1.5 y el aire con índice de refracción 1.0

La transmisión de la radiación a través de la materia puede representarse como una retención momentánea de la energía radiante por átomos, iones o moléculas…

DISPERSION

… seguida de una reemisión de la energía en todas las direcciones, cuando las moléculas vuelven a su estado inicial

Ciertas interacciones de la radiación con la materia requieren que la primera sea tratada como paquetes de energía llamados fotones o quanta. La energía del fotón depende de la frecuencia de la radiación y se da por:

E = hv = h c/λ

Donde h: es la constante de Planck, que tiene un valor numérico de 6.63 x 10 -27 ergios. Seg

2.2 PROPIEDAES DE PARTICULA

cuando sobre una superficie metálica incide suficiente radiación energética, se emiten electrones.

Efecto Fotoeléctrico

La energía del electrón emitido se relaciona con la frecuencia de la radiación incidente

EFECTO FOTOELECTRICO

Cuando la radiación electromagnética pasa a través de la materia, pueden eliminarse selectivamente ciertas frecuencias por el proceso llamado absorción

2.2.1. Absorción de la Radiación:

en este caso la energía es absorbida por átomos o moléculas que constituyen la muestra

como resultado, estas moléculas son ascendidas de su estado mas bajo de energía (estado fundamental) a estados de mas alta energía, o estados excitados

Los átomos o moléculas excitados son de vida relativamente corta y tienden a volver a sus estados fundamentales al cabo de aproximadamente 10-8 seg. La energía liberada en este proceso aparece en el sistema como calor.

Pero en ciertos casos, la especie excitada puede experimentar un cambio químico que absorbe la energía (reacción fotoquímica) y en otros se vuelve a emitir la radiación (generalmente en longitudes de onda mas largas) en forma de fluorescencia o fosforescencia.

Consecuentemente solo puede haber absorción electrónica de la radiación electromagnética..

si el fotón que ataca con energía igual a la diferencia de energía entre dos niveles energéticos cuantificados…

… o sea la diferencia de energía entre dos niveles cuánticos