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Ritter Descubre la Luz Ultravioleta


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El Experimento de Ritter y el descubrimiento de la Luz Ultravioleta

Tomado de http://www.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/ritter/index.shtml



Ritter Descubre la Luz Ultravioleta




Johann Wilhelm Ritter nació en 1776 en Samitz, Silesia, la cual es ahora parte de Polonia. Ritter trabajó como farmacista de 1791 a 1795 y posteriormente estudió Ciencia y Medicina en la Universidad de Jena, lugar en el que realizó numerosos experimentos.


Johann Ritter es mejor conocido por su descubrimiento de la luz ultravioleta en 1801.Un a&ntile;o antes, en 1800, William Herschel descubrió la luz infrarroja. Esta fue la primera vez que una forma de luz más allá de la luz visible había sido detectada. Después de escuchar acerca del descubrimiento de Herschel sobre una forma de luz invisible más allá de la porción roja del espectro, Ritter decidió conducir experimentos para determinar si luz invisible existía más allá del final del color violeta del espectro también.
En 1801, él estaba experimentando con cloruro de plata, un químico que adquiere un color negro cuando es expuesto a la luz solar. El había escuchado que la exposición a la luz azul causaba una reacción mayor en el cloruro de plata que su exposición a la luz roja. Ritter decidió medir la velocidad a la cual el cloruro de plata reaccionaba cuando se exponía a luz de diferentes colores. Para lograr esto, dirigió luz solar a través de un prisma de vidrio para crear un espectro. Posteriormente, colocó cloruro de plata en cada color del espectro. Ritter notó que el cloruro de plata mostró poco cambio en la parte roja del espectro, mientras que se oscurecía cada vez más hacia la parte violeta del espectro. Esto probó que la exposición a la luz azul sí causaba que el cloruro de plata ennegreciera mucho más eficientemente que con la exposición a la luz roja.
Johann Ritter posteriormente decidió colocar el cloruro de plata en el área localizada más allá de la parte violeta del espectro, en una región donde la luz solar no era visible. Para su asombro, vió que el cloruro de plata exhibía una intensa reacción más allá de la parte violeta del espectro, donde ninguna luz podría ser vista. Esto demostró por primera vez que una forma de luz invisible existía más allá del término violeta del espectro. Este nuevo tipo de luz, la cual Ritter llamó Rayos Químicos, comenzó a ser conocida como luz ultravioleta o radiación ultravioleta (la palabra ÒultraÓ significa más allá). El experimento de Ritter, más el descubrimiento de Herschel, probaron que formas invisibles de luz existían más allá de ambos términos del espectro visible.
Después de su descubrimiento de la luz ultravioleta, Ritter continuó haciendo investigación y llegó a estar cada vez más interesado en experimentos eléctricos. El había descubierto el proceso de electro-plateado anteriormente en 1800. En 1802, inventó la pila o batería de celda seca y más tarde desarrolló una batería electrolítica de almacenamiento en 1803. En 1804 empezó a trabajar en la Academia de Ciencia en Bavaria, Munich, donde permaneció hasta su muerte en 1810 a la edad de 33 años.
En la actualidad, la luz ultravioleta es usada en distintas formas. En Medicina, es usada para matar bacteria y virus en el proceso de esterilización de equipo. Es usada también para desinfectar productos y recipientes. En Ciencia, la luz ultravioleta es usada para estudiar los átomos, y aprender sobre los objetos más calientes en el espacio. Varios animales, incluyendo los pájaros, las mariposas y otros insectos, son capaces de ver la luz ultravioleta.

El Experimento Ultravioleta de Ritter

PROPOSITO/OBJETIVO: Realizar una versión del experimento de 1801, en el cual la luz ultravioleta fue descubierta por vez primera por Johann Wilhelm Ritter.



ANTECEDENTES: Después de aprender acerca del descubrimiento de la luz infrarroja por William Herschel la cual él detectó más allá de la porción roja visible del espectro en 1800, Johann Ritter empezó a conducir experimentos para ver si él podía detectar luz invisible más allá de la porción violeta del espectro. En 1801, estaba experimentando con cloruro de plata, el cual se convertía en color negro cuando era expuesto a la luz. El había escuchado que la luz azul causaba una reacción mayor en el cloruro de plata que la luz roja. Ritter decidió medir la velocidad a la cual el cloruro de plata reaccionaba a los diferentes colores de la luz. Dirigió la luz solar a través de un prisma de vidrio para crear un espectro (el arco iris creado cuando la luz es dividida en sus colores).
Posteriormente, colocó el cloruro de plata en cada color del espectro y encontró que mostraba poco cambio en la parte roja del espectro, pero más oscura en la parte violeta al final del espectro. Johann Ritter decidió colocar el cloruro de plata en el área exactamente más allá del término violeta del espectro, en una región donde la luz solar no era visible. Para su asombro, esta región mostró la reacción más intensa de todas. Esto demostró por vez primera que una forma invisible de luz existía más allá del término color violeta del espectro visible. Este nuevo tipo de luz, la cual Ritter llamó Rayos Químicos, empezó a ser conocida como luz ultravioleta o radiación ultravioleta (la palabra ñultraî significa más allá). A pesar de que el procedimiento para esta actividad es ligeramente diferente al experimento original de Ritter, usted podrá obtener resultados similares.
MATERIALES: Un prisma de vidrio, papel heliográfico, amoníaco de uso doméstico, agua tibia, una cacerola cuadrada pequeña y poco profunda, una pieza de cartón ligeramente más larga que la cacerola, agua, un marcador negro delgado, una plataforma o base para el prisma o una caja de cartón (puede servir una caja de papel para fotocopias), tijeras, una regla, una hoja de papel blanco y cinta adhesiva.
NOTA:EL PAPEL HELIOGRAFICO ES EXTREMADAMENTE SENSIBLE A LA LUZ-MANTENGALO EN UN AREA OSCURA HASTA QUE SE NECESITE PARA SER COLOCADO EN EL ESPECTRO PRODUCIDO POR EL PRISMA EN EL EXPERIMENTO.
NOTA: Este experimento usa amoníaco para revelar el papel heliográfico. Esta sustancia deberá ser manejada solamente por un adulto. Para reducir los vapores del amoníaco e incrementar la seguridad, realizamos una prueba para detectar la cantidad a la que el amoníaco pudiera ser diluído y aún efectivo para revelar el papel heliográfico en un tiempo razonablemente corto. Presione aquí para ver los detalles de esta prueba. Nuestros resultados demostraron que una mezcla de 90% de agua muy tibia y 10% de amoníaco trabaja muy bien para el papel heliográfico expuesto a sus vapores por 90 segundos.
Para mejores resultados, lea las secciones de PREPARACION y PROCEDIMIENTO cuidadosamente antes de realizar este experimento. Los profesores deberían realizar este experimento antes que sus estudiantes lo lleven a cabo.
PREPARACION: Este experimento deberá ser conducido al aire libre en un día soleado. Condiciones de nublado variable, tales como la presencia de conjuntos de cúmulos, la presencia de neblina, polvo o vapor concentrados en la atmósfera, disminuirán la precisión en sus resultados. Sitúese en una parte con iluminación muy ténue, y corte una pieza de papel heliográfico, la cual sea ligeramente más larga que la cacerola pequeña y poco profunda, y por lo menos 4 x 4 pulgadas ( o 10 x 10 cm) de área. Mantenga la pieza del papel heliográfico protegida de la luz hasta que sea necesario. Si usted no tiene una plataforma o base para el prisma (disponible en las tiendas de artículos científicos), la forma más fácil de montar el prisma es cortar una área del borde superior de la caja de cartón. La cortadura deberá ser capaz de sostener el prisma firmemente, permitiendo su rotación alrededor del eje largo del prisma (como muestra abajo la Figura 2).Esto es, los cortes verticales "de lado" deberán estar espaciados ligeramente más cerca que la longitud del prisma, y el corte del "fondo" deberá estar localizado ligeramente más profundo que la anchura del prisma. A continuación, corte una pieza de cartón la cual sea ligeramente más larga que su pieza de papel heliográfico.

Figura 1
PROCEDIMIENTO: El arreglo del experimento está representado en la figura 1. Comience colocando plana la hoja blanca de papel en el fondo de la caja de cartón. Esto le ayudará a ver los colores del espectro más claramente. El siguiente paso requiere que usted coloque cuidadosamente el prisma de vidrio cerca del borde superior (de cara al Sol) de la caja. Si usted no tiene una base para el prisma, deslice el prisma metiéndolo en la cortada de la caja, y gire el prisma hasta que aparezca el espectro más ancho posible en una porción sombreada del papel blanco en el fondo de la caja. (Para ver las imágenes demostrando el farreglo del experimento, oprima aquí.) El lado "de cara al Sol" de la caja tiene que ser elevado, o inclinado hacia arriba para producir un espectro suficientemente ancho.






Figura 2
Sin exponer el papel heliográfico a la luz solar directa, rápidamente colóquelo en el fondo de la caja, donde el espectro es visible, con el lado coloreado del papel heliográfico de cara hacia arriba (expuesto a los colores del espectro). Asegúrese de tener una sección larga de papel heliográfico en el área más allá del término azul-violeta del espectro. Pegue el papel en las esquinas para mantenerlo inmovible (esto es más fácil si la cinta adhesiva está ya colocada en el papel heliográfico antes de colocarlo en el espectro). Inmediatamente después, siendo muy cuidadoso de no mover la caja o el papel heliográfico, use un marcador delgado para delinear sobre éste la traza alrededor de la parte visible del espectro creado por el prisma.
Marque el término del color violeta del espectro con una "V". Deje el papel en la caja, expuesta al espectro, aproximadamente 30 segundos. Entonces, cuidadosamente, saque el papel y trate de no exponerlo a la luz solar durante el proceso.
Traiga la pieza de papel heliográfico a un área bien ventilada. Vierta una mezcla de 90% de agua muy tibia y 10% de amoníaco de uso doméstico en la cacerola hasta una profundidad de 1 centímetro. NOTA: La mezcla y vaciado del amoníaco deberá ser realizada por un profesor, padre de familia o un adulto. Coloque el papel heliográfico a través de la parte superior de la cacerola con el lado coloreado del papel hacia ésta, y cubra entonces el papel y la cacerola completa con la pieza de cartón. No deje que la mezcla del amoníaco haga contacto con el papel heliográfico. El cartón ayudará a contener los gases del amoníaco y reducirá el tiempo de revelado. Mantenga el papel en posición sobre la cacerola aproximadamente 90 segundos.
Una vez que el papel heliográfico sea revelado, retírese a un área lejana del amoníaco para estudiar sus resultados. Deberá haber un rectángulo blanco (o descolorado) alrededor del área donde el papel heliográfico fue expuesto al espectro solar. El área blanca deberá estar rodeada por una región mucho más oscura. Usted deberá notar que el área que fue expuesta al término rojo del espectro no está tan descolorada como el área expuesta a la región violeta. Más importante aún, deberá notar que el área descolorada del papel heliográfico se extiende más allá de la línea marcando el término violeta del espectro. Esta es la región que fue expuesta a la luz invisible ultravioleta.

Usando una regla, mida la anchura marcada del espectro visible. Posteriormente mida qué tan lejos la región descolorada del papel heliográfico se extiende más allá de la línea marcada en el término violeta del espectro. Añada estos dos números para calcular el total de la anchura de la región expuesta. Compare sus resultados a aquéllos obtenidos por sus compañeros y calcule los valores promedio de la clase.


TABLA DE DATOS/OBSERVACIONES:


Anchura del Espectro Visible

Anchura de la Región Ultravioleta

Anchura Total

 
 

 
 

 
 









TABLA DE CALCULOS:

Calcule el promedio de las anchuras medidas por la clase.


 

Suma de las Anchuras (Asum)

Número Total de Observaciones (N)

Promedio de la Clase (Asum) / N

Anchura del Espectro Visible

 
 

 
 

 
 

Anchura de la Región Ultravioleta

 
 

 
 

 
 

Anchura Total

 
 

 
 

 
 

Calcule el porcentaje de la región clareada en el papel heliográfico que fue expuesto a la luz visible y a la luz ultravioleta.

TABLA DE PORCENTAJES:


Porcentaje de Región Expuesta a la Luz Visible:
(Anchura del Espectro Visible / Anchura Total) x 100

Porcentaje de Región Expuesta a la Luz Ultravioleta:
(Anchura de la Región Ultravioleta / Anchura Total) x 100

 
 

 
 






PREGUNTAS: ¿Qué le sucedió al papel heliográfico después de que éste fue revelado? Describa qué sucedió al área que fue expuesta a la parte visible del espectro. Describa qué le sucedió al papel heliográfico en la región más allá de la parte violeta del espectro donde ninguna luz puede ser vista. ¿Qué piensa usted que exista más allá de la parte azul del espectro? ¿Piensa que esto prueba la existencia de una forma invisible de luz? ¿Por qué o por qué no? Discuta cualquier otra observación o problema.



Un Ejemplo del Experimento Ultravioleta de Ritter

Después de escuchar acerca del descubrimiento de la luz infrarroja en 1800 por William, Johann Ritter decidió ver si él podía detectar luz más allá del otro término del espectro (porción violeta). El había escuchado que la luz azul causaba una reacción mayor en el cloruro de plata que la luz roja y decidió conducir un experimento para ver si esto era realmente verdadero. Ritter dirigió la luz solar a través de un prisma de vidrio para crear un espectro y entonces colocó el cloruro de plata en cada color. Encontró que el cloruro de plata se ennegrecía cada vez más de la parte roja a la parte violeta del espectro como se había predicho. Ritter entonces decidió colocar el cloruro de plata en el área más allá del término violeta del espectro, en una región donde ninguna luz era visible, y se asombró de ver una reacción incluso más intensa justamente ahí. Este experimento demostró por vez primera que una forma invisible de luz existía más allá de la porción final violeta del espectro visible. Esto es ahora conocido como la parte ultravioleta del espectro electromagnético.


Para nuestra versión del experimento de Ritter, usaremos papel heliográfico revelado con amoníaco de uso doméstico en lugar de cloruro de plata. NOTA: Usted puede también usar amoníaco muy diluído de uso doméstico para lograr el mismo resultado. Oprima aquí para aprender cómo. El experimento es básicamente el mismo y claramente demostrará la existencia de la luz ultravioleta.
Este es un experimento muy fácil, rápido, y de bajo costo a realizar. Todo lo que usted necesitará es un prisma de vidrio equilátero, papel heliográfico (el cual lo tienen muchas escuelas o lo puede usted obtener en las tiendas de fotocopias por un valor de 25 a 50 centavos la hoja), amoníaco de uso doméstico (aproximadamente 75 centavos por un litro), una cacerola cuadrada, pequeña y poco profunda, un marcador delgado negro, una caja de cartón (una caja de cartón de fotocopias funciona bien), tijeras, y una hoja de papel blanca.
Usted deberá realizar el experimento al aire libre en un día claro y soleado. Primeramente prepare sus materiales. En un área de iluminación muy ténue, corte una pieza de papel heliográfico de 4 x 4 pulgadas (12 x 12 cm). Mantenga la pieza de papel heliográfico protegida de la luz solar hasta que sea necesario. Si no tiene una base o plataforma para el prisma (disponible en las tiendas de artículos de ciencia), la forma más fácil de montar el prisma es cortar un área del borde superior de la caja de cartón. La cortadura deberá sostener firmemente el prisma, mientras también permita su rotación alrededor de su eje más largo. Esto es, los cortes verticales "a los lados" deberán estar espaciados ligeramente más cerca que la longitud del prisma, y el corte del " fondo" deberá estar localizado ligeramente más profundo que la anchura del prisma.

En la imagen de arriba, usted puede ver cómo arreglar este experimento para su realización al aire libre. Colocamos una pieza blanca de papel en el fondo de una caja de cartón para fotocopias. Esto le permite a usted observar los colores del espectro más claramente. Posteriormente, colocamos el prisma en la cortadura de la caja y giramos el prisma hasta que una buena anchura del espectro apareció en el papel blanco en el fondo de la caja. Para lograr un buen espectro, tuvimos que inclinar la caja hacia arriba colocando una piedra plana debajo de ella. Algunas veces usted necesitará levantar e inclinar la caja para lograr un buen espectro. El necesitar hacer esto último, depende del tiempo del día y de la posición del Sol en el cielo.


Sin exponer el papel heliográfico directamente a la luz solar, rápidamente colóquelo en los colores del espectro, con el lado coloreado de papel heliográfico cara arriba (expuesto a los colores espectrales como se muestra arriba). Nuestro papel heliográfico era de color amarillo claro del lado a ser expuesto.

Inmediatamente después, y siendo muy cuidadoso de no mover la caja o el papel, use un marcador delgado para dibujar una línea sobre el papel heliográfico alrededor de la parte visible del espectro creado por el espectro. Marque el final del color violeta del espectro con una "V" como se demuestra arriba.

Deje el papel en la caja, expuesto al espectro, alrededor de 30 segundos. Usted probablemente ya vea el color del papel aclarándose en la región más allá de la parte final del color violeta del espectro. Entonces, cuidadosamente remueva el papel y trate de no exponerlo a la luz solar durante el proceso.

Traiga la pieza de papel heliográfico a un área bien ventilada, lejos de la luz solar, y sostenga el lado coloreado del papel cercanamente arriba de la cacerola y dando la cara hacia ésta, la cual contiene 1 cm de amoníaco de uso doméstico (como se demuestra arriba). Siendo muy cuidadoso de no inhalar los gases del amoníaco, sostenga el papel sobre la cacerola 30 segundos. Esto revelará el papel heliográfico.




Vaya a un área lejos del amoníaco y estudie sus resultados. Deberá haber un rectángulo blanco alrededor del área donde el papel heliográfico fue expuesto al espectro solar. Esta es el área que fue expuesta a alguna forma de luz. El área blanca deberá estar rodeada por una región mucho más oscura donde el papel heliográfico se oscureció durante el revelado. Usted notará que el área que fue expuesta a la porción final roja del espectro no está tan aclarada como el área expuesta a la región violeta. Más importante aún, usted notará que el área clara se extiende mucho más allá de la parte marcada como el término violeta del espectro. Esto es muestra del efecto de los rayos ultravioletas invisibles sobre el papel heliográfico.


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