Uno podría pensar que la física se puede hacer solamente en laboratorios con grandes presupuestos. Sin embargo, los instrumentos costosísimos de la física moderna empezaron probablemente con prototipos casi elementales, creados inclusive en la casa. Veamos por ejemplo cómo hacer un espectroscopio casero y la razón de la existencia de este instrumento.
Hubo un tiempo que se pensó que saber la composición química de algo requería a fuerzas de tener el material para poderlo analizar. Sin embargo, fueron Kirchhoff y Bunsen los que descubrieron que se podía saber la composición de incluso planetas lejanos simplemente observando la luz que nos llegaba de ellos. El tema tenía que ver con la luz, que al pasar por un gas, por ejemplo, absorbía ciertas frecuencias dependiendo de los elementos químicos de dicho gas. Lo que se veía entonces era un espectro de absorción y entonces, de forma indirecta, se podía saber qué elementos químicos componían ese gas.
De esta manera es como sabemos la composición de los planetas gigantes como Júpiter y Saturno. E igualmente, podemos conocer qué elementos químicos hay en ciertas estrellas. Todo a través de este espectro de absorción.
Para hacer un espectrómetro, que es el instrumento óptico que se usa para medir las propiedades de la luz sobre una porción específica del espectro electromagnético, lo que haremos es usar materiales que se pueden conseguir fácilmente en cualquier parte y que a la postre nos permitirán ver y analizar los espectros de absorción de diferentes fuentes de luz.
Los elementos necesarios son:
- Un CD o DVD
- Una caja rectangular de cartón (No importa el tamaño)
- Cinta
- Buenas tijeras
Nuestro espectrómetro convertirá la luz en un arco iris, lo que nos mostrará entonces de qué está compuesta la luz. Ya desde Newton (y antes), se sabía que la luz blanca se compone de siete colores, los que son precisamente los colores del arco iris.
Para fabricar el espectrómetro, córtese una hendidura en uno de los lados mas angostos de la caja, que es por donde miraremos. Luego con las tijeras corte una sección del CD tal que tenga aproximadamente el ancho de la sección cortada de la caja. Colocar el trozo de CD en la hendidura con unos 60 grados de ángulo. Hacer un orificio en la parte superior de la caja, tal que el haz de luz entre por el, rebote en el CD y lo capte nuestro ojo. La ranura no debe ser demasiado amplia, de lo contrario el espectro será borroso, ni demasiado estrecho será demasiado tenue. Unos 0.2mm de ancho de hendidura son lo ideal. Cabe decir que es bueno sellar cualquier otra hendidura en la caja para evitar fuente de luz indeseables.
Podemos ver que la luz blanca produce todas las longitudes de onda del espectro visible y que estas están en proporciones e intensidades iguales. Las ondas que tienen menor frecuencia que la luz (por ejemplo la radio), tienen mayor longitud de onda, y rodean los objetos sin interaccionar con ellos. Esto permite, por ejemplo, tener cobertura en el teléfono celular aún dentro de una casa. Las ondas de mayor frecuencia que la luz tienen una longitud de onda tan pequeña que atraviesan la materia, por ejemplo los rayos X atraviesan algunos materiales como la carne, aunque no los huesos. Es sólo en la franja del espectro que va desde el violeta hasta el rojo donde las ondas electromagnéticas interaccionan (se reflejan o absorben) con la materia y permiten ver los objetos, sus formas, su posición, etc. Dentro de esta franja del espectro se puede determinar qué frecuencia o conjunto de frecuencias refleja o emite cada objeto, es decir, el color que tiene.
En principio, se pueden encontrar diferentes espectros de absorción dependiendo de cuál sea la fuente de luz. Hoy en día hay espectrómetros muy sofisticados que permiten incluso graficar lo que se observa de forma que los científicos tengan buena parte del trabajo hecha por el instrumento. Estos aparatos cuestan mucho dinero y se pueden encontrar en instituciones académicas o bien en centros de desarrollo para la física. No obstante, en esencia, hacen lo mismo que nuestro espectrómetro casero.
El siguiente video muestra otra forma de hacer el espectrómetro que, además, da más explicaciones sobre el tema en particular. Vale la pena echarle un ojo.
El espectrómetro casero es ideal para una clase de física recreativa en secundaria o incluso en preparatoria. Puede además, ser un experimento interesante para que alumnos de la primaria empiecen a ver el mundo físico que nos rodea y sus manifestaciones. Vamos, se necesitan pocos recursos para este instrumento y los resultados son muy ilustrativos.
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