FÍSICA DE SEMICONDUCTORES Espectros Atómicos UN Carlos Andrés Méndez Tafur -fsc23Carlos-

ESPECTROSCOPÍA Muestre un gráfico que representa un Espectro Electromagnético amplio.

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

Espectro electromagnético. Es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la fracción del tamaño de un átomo. Referido a un objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar.

Espectro electromagnético. Ondas de radio: son las o.e.m. que se utilizan en telecomunicaciones. Incluye las ondas de radio y de televisión. Su rango de frecuencia comprende desde unos pocos hercios hasta 1,0·10 elevado a 9 Hz, distinguiéndose en esta zona diferentes bandas. Microondas: se utilizan en sistemas de comunicaciones como el radar o la banda UHF de televisión y también en los hornos de microondas. Su rango de frecuencias comprende desde 1,0·10 elevado a 9Hz hasta 1,0·10 elevado a 11Hz. Infrarrojos: son las o.e.m. que emiten los cuerpos calientes. Tienen diferentes aplicaciones en industria, medicina, etc. Comprenden la zona incluida entre 1,0·10 elevado a 11 Hz y 4,0·10 elevado a 14 Hz. Luz visible: incluye una estrecha franja entre 4,0·10 elevado a 14 Hz y 8,0·10 elevado a 14 Hz. Corresponde a esta banda las frecuencias que corresponden a cada color. Ultravioleta: esta banda comprende el rango de frecuencias que va de 8,0·10 elevado a 14 Hz hasta 1,0·10 elevado a 17 Hz. Estas o.e.m. son producidas por los electrones que se encuentran en los átomos y moléculas excitados. Rayos X: comprende una gama de frecuencias que incluye desde 1,1·10 elevado a 17 Hz Hasta 1,1·10 elevado a 19 Hz. Son producidos por los electrones que están más fuertemente ligados al átomo. Rayos gamma: estas o.e.m. comprenden las frecuencias incluidas a partir de 1,0·10 elevado a 19 Hz. Su origen reside en el núcleo del átomo. Son producidos por numerosas sustancias radioactivas. Su manipulación requiere protecciones muy especiales.

División del espectro electromagnético.

Espectros de emisión. El espectro de emisión atómica de un elemento es un conjunto de frecuencias de las ondas electromagnéticas emitidas por átomos de ese elemento, en estado gaseoso, cuando se le comunica energía. El espectro de emisión de cada elemento es único y puede ser usado para determinar si ese elemento es parte de un compuesto desconocido.

Espectros de absorción. El espectro de absorción de un material muestra la fracción de la radiación electromagnética incidente que un material absorbe dentro de un rango de frecuencias. Es, en cierto sentido, el opuesto de un espectro de emisión. Cada elemento químico posee líneas de absorción en algunas longitudes de onda, hecho que está asociado a las diferencias de energía de sus distintos orbitales atómicos.

Líneas de Balmer y constante de Rydberg En 1885, Johann Jacob Balmer encontró una relación numérica entre las líneas espectroscópicas. Estas coincidían con los resultados experimentales reportados por Anders Jonas Ångstrom. Donde b=3645.6Å, para n= 3, 4, 5 y 6. En 1890, Johannes Robert Rydberg encontró dos generalizaciones fundamentales en los espectros de otros elementos. Empleó números de onda desarrollando la siguiente ecuación: Donde RH=109677.581cm^-1 ; esta constante surge de aplicar la ecuación de Balmer.

Problema 2.11 Calculate the first three energy levels for an electron in a quantum well of width 10 Å with infinite walls Solución: 𝐸 𝑛 = 𝑛 2 𝜋 2 𝒽 2 2𝑚𝑎 2 = (6,63× 10 −34 ) 2 8∗9,11×10 −31 ∗ ( 10 −9 ) 2 ∗ 𝑛 2 = 6,03×10 −20 𝐸 1 = 6,03×10 −20 𝐽∗ 10 19 1,6 =0,377𝑒𝑉 𝐸 2 =4∗0,377𝑒𝑉=1,508𝑒𝑉 𝐸 3 =9∗0,377𝑒𝑉=0,377𝑒𝑉

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