espectros formados por la luz del plasma gerenado a por grafitos a un determinado amperaje.

1. Universidad Nacional de Trujillo. Septiembre 2014
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ESPECTRO DE UN CARBÓN INCANDESCENTE CON UNA
REJILLA DE DIFRACCIÓN.
De la Cruz López, Luis A.
Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Laboratorio de Óptica y Láser
Universidad Nacional de Trujillo, Av. Juan Pablo II S/N, Trujillo, La Libertad, Perú
RESUMEN
En esta práctica experimental se muestra el espectro de la luz emitida por un par de cambones
incandescentes cargados, estos fueron conectados a una fuente de alto voltaje (la cual emite una
diferencia de potencial del orden de los kV), la interacción de estos dos carbones (cuerpos negros)
cargados ioniza el aire por lo que en las puntas de estas se genera un plasma la cual puede llegar
a temperaturas muy altas (3000°C aproximadamente), la luz emitida por este también es muy
intensa lo que dañaría la visión de verlo sin protección.
El objetivo de esta práctica es encontrar las distintas longitudes de onda (λ) emitidas por la luz
incandescente de los cambones, para lo cual se emplean una serie de instrumentos y materiales
que previenen que la luz nos dé directamente, este consta de un casco con una lente pequeña que
permite la salida de luz, la cual será estudiada pasándola por una rejilla de difracción del orden
de 1150 líneas/mm, este último hace que la luz emitida difracte distintos espectros que,
dependiendo de su longitud de onda, tienen un color característico.
Palabras Clave: Difracción, espectros.
INTRODUCCIÓN
DIFRACCIÓN
En física, la difracción es un fenómeno
característico de las ondas, éste se basa en el
curvado y esparcido de las ondas cuando
encuentran un obstáculo o al atravesar una rendija.
La difracción ocurre en todo tipo de ondas, desde
ondas sonoras, ondas en la superficie de un fluido y
ondas electromagnéticas como la luz y las ondas de
radio.
Imagen 1- Difracción
También sucede cuando un grupo de ondas de
tamaño finito se propaga; por ejemplo, por causa de
la difracción, un haz angosto de ondas de luz de
un láser debe finalmente divergir en un rayo más
amplio a una cierta distancia del emisor.
La interferencia se produce cuando la longitud de
onda es mayor que las dimensiones del objeto, por
tanto, los efectos de la difracción disminuyen hasta
hacerse indetectables a medida que el tamaño del
objeto aumenta comparado con la longitud de onda.
En el espectro electromagnético los Rayos X tienen
longitudes de onda similares a las distancias
interatómicas en la materia. Es posible por lo tanto
utilizar la difracción de rayos X como un método
para explorar la naturaleza de la estructura
cristalina. La difracción producida por una
estructura cristalina verifica la ley de Bragg.
Debido a la dualidad onda-corpúsculo característica
de la mecánica cuántica es posible observar
la difracción de partículas
como neutrones o electrones. [1]

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Imagen 2- Modelo de dispersión
GRAFITO COMO CONDUCTOR DE
CORRIENTE
Los Electrodos de Grafito son utilizados en
aplicaciones específicas donde se requiera un nivel
elevado de exigencia técnica para estos materiales,
se pueden surtir en láminas, placas, barras, etc. Para
usarse ya sea como ánodos de grafito o como
cátodos de grafito.
Estamos familiarizados con los electrodos de
grafito en cámaras de arcos eléctricos, los
electrodos de grafito se utilizan en lámparas de
descarga. De hecho, la primera lámpara
incandescente se produjo no con filamentos de
tungsteno sino con filamentos hechos de carbono.
Las escobillas de carbono se utilizan aún hoy en día
para establecer contactos eléctricos con los
segmentos conmutadores en máquinas de corriente
continua. Se llaman escobillas porque sus
predecesores estaban de hecho fabricadas de cobre
trenzado y parecían pequeños cepillos. Pero el
grafito tiene mejores propiedades de lubricación
que el cobre. [2]
Imagen 3- Grafito como conductor eléctrico.
LAMPARA DE ARCO ELECTRICO
Podemos emplear una batería para hacer chispas
uniendo los cables de ambos polos
Para iniciar un arco se ponen en contacto,
brevemente, los extremos de dos electrodos,
usualmente en forma de lápiz, por lo general de
grafito, y se hace pasar una corriente intensa (unos
10 amperios) a través de ellos. Esta corriente
provoca un gran calentamiento en el punto de
contacto, al separarse los electrodos, se forma entre
ellos una descarga luminosa similar a una llama.
Imagen 4- Modelo antiguo de lámpara de arco.
En electricidad se denomina arco eléctrico o
también arco voltaico a la descarga eléctrica que se
forma entre dos electrodos sometidos a
una diferencia de potencial y colocados en el seno
de una atmósfera gaseosa enrarecida, normalmente
a baja presión, o al aire libre.1 Fue descubierto y
demostrado por primera vez por el químico
británico Humphry Davy en 1800. Para iniciar un
arco se ponen en contacto, brevemente, los
extremos de dos electrodos, usualmente en forma
de lápiz, por lo general de grafito, y se hace pasar
una corriente intensa (unos 10 amperios) a través de
ellos. Esta corriente provoca un gran calentamiento
en el punto de contacto, al separarse los electrodos,
se forma entre ellos una descarga luminosa similar
a una llama.
La descarga está producida por electrones que van
desde el electrodo negativo al positivo, pero
también, en parte, por iones positivos que se
mueven en sentido opuesto. El choque de los iones
genera un calor intenso en los electrodos,
calentándose más el electrodo positivo debido a que

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los electrones que golpean contra él tienen mayor
energía total.
En un arco abierto al aire a presión normal, el
electrodo positivo alcanza una temperatura de 3500
grados Celsius. Durante el tiempo de la descarga se
produce una luminosidad muy intensa y un gran
desprendimiento de calor. Ambos fenómenos, en
caso de ser accidentales, pueden ser sumamente
destructivos, como ocurre con la perforación de
aisladores en las líneas de transporte de energía
eléctrica en alta tensión o de
los aislantes de conductores y otros elementos
eléctricos o electrónicos. [3]
LONGITUD DE ONDA
Por la cantidad de franjas brillantes que emite la luz
incidente al ser difractadas, se sabe que:
푠푒푛 (휃) =
휆
푑
Entonces
λ =푑푠푒푛 (휃)
Como en este caso hay múltiples longitudes de
onda, entonces la formula quedaría:
nλ =푑푠푒푛 (휃) (*)
Donde n= 1, 2, 3, …
d= Número de líneas por milímetro en la rejilla de
difracción.
MATERIALES Y METODOS
 2 Barras de grafito.
 Lente de difracción.
 Lámpara de arco.2
 Pantalla de observación.
 Fuente de voltaje.
 Cinta métrica (± 0.1 cm)
Figura 1 –Esquema experimental.
PROCEDIMIENTO
En primer lugar se tienen que colocar los grafitos
dentro de la lámpara de arco verificando que estas
estén bien ajustadas con sus respectivos
sujetadores.
Luego tal y come se muestra en la figura 1, se
procede a montar el equipo experimental con sus
respectivos instrumentos y materiales.
Una vez armado el equipo experimental se procede
al encendido de la lámpara de arco, la cual está
conectada a la fuente de alimentación de voltaje, se
hace girar unas perillas que se encuentran en el
costado de la lámpara (la cual manipula los grafitos
dentro de la misma), una vez hecho esto, se observa
como emiten una luz muy fuerte que sale de la
lámpara, pasa por la rejilla de difracción y se
muestra en varios colores en la pantalla blanca.
Se procede a medir la distancia e separación entre
la rejilla y la pantalla, luego se mide las longitudes
de los colores emitidos en la pantalla, una vez
tomados estos datos se procede al análisis.
ANALISIS Y RESULTADOS
Los datos obtenidos mediante la experimentación
de ver como cuando sale el haz de luz emitido por
lo carbones incandescentes, las cuales pasan por la
rejilla de difracción, estos se muestran de varios
colores, las cuales son mencionados en la siguiente
tabla con sus respectivas distancias.

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Datos experimentales
Teniendo en cuenta que la distancia de la rejilla a
la pantalla es D= 25 cm
N color distancia (d cm)
1 violeta 10.4 - 13.9
2 azul 13.9 - 17.7
3 verde 17.7 - 18.7
4 amarillo 18.7 – 21.7
5 anaranjado 21.7 – 24.9
6 rojo 24.9 – 32.6
Tabla 1- Distancia de cada color obtenido en la
pantalla blanca.
Usando la ecuación (*) dada en la introducción, y
haciendo unos cálculos se obtienen los siguientes
resultados, para las longitudes de onda (λ).
N color Longitud de onda (λ)
1 violeta 364- 455
2 azul 458 - 489
3 verde 489 - 561
4 amarillo 561 – 589
5 anaranjado 589 – 640
6 rojo 640 – 692
Tabla 2 – Datos de las longitudes de onda (λ)
obtenidos.
Estos datos obtenidos al ser comprados con una
tabla de espectros (imagen 5), muestran que se
obtienes valores muy próximos y con errores
menores al 5% las cuales son aceptables.
Imagen 5- Longitudes de onda ya establecidas.
CONCLUSIÓN
En esta práctica experimental se llegó a encontrar
las longitudes de onda (λ) de los espectros (colores)
producidos al difractar un haz de luz que proviene
de hacer chocar dos grafitos con un cierto voltaje,
mediante el método de la lámpara de arco. Los
resultados obtenidos fueron:
N color Longitud de onda (λ)
1 violeta 364- 455
2 azul 458 - 489
3 verde 489 - 561
4 amarillo 561 – 589
5 anaranjado 589 – 640
6 rojo 640 – 692
La cual cuenta con un error porcentual menor al 5%
el cual es aceptable, debido a que no se cuenta con
equipos muy sofisticados.
BIBLIOGRAFÍA
[1] http://micursofisica.blogspot.com/p/optica
-fisica-interferencia-difraccion.html.
[2] http://www.comercioindustrial.net/product
os.php?id=electrodos&mt=grafito.
[3] http://www.taringa.net/posts/offtopic/1162
977/Supervivencia-Hacer-fuego.html.