ABSORCIÓN, TRANSMISIÓN Y DISPERSIÓN

ABSORCIÓN,  TRANSMISIÓN  TR ANSMISIÓN Y DISPERSIÓN Haga clic para modificar el estilo de subtítulo del patrón

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CONTENIDO Definición de luz Absorción

Absorción en metales Absorción en aislantes



Absorcion en dieléctricos



Coeficiente de absorción



Absorcion por cromóforos



Dispersión

5/1/12  Conclusión

y opacidad

Definición de luz La

luz es una perturbación pertur bación electromagnética electromagnética oscilatoria que tiene su origen en una alteración energética de un medio material y se propaga por el espacio o por los medios materiales que se interponen en su camino.

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Definición de luz A

diferencia de otros tipos de perturbaciones oscilatorias, como las ondas de presión del sonido o las oscilaciones en una cuerda de guitarra, la luz tiene la particularidad de que no necesita de un medio material para propagarse ya que se ha comprobado que se propaga también en el espacio vacio.

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Definición de luz Se

necesita de un medio material para originarse, ya sea un cuerpo caliente o incandescente o un material que ha sido previamente excitado a estados superiores de energía y vuelve a su estado de equilibrio emitiendo radiación.

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Absorción Es

el proceso por el cual la radiación, en este caso la luz es captada por la materia. Cuando la absorción se produce dentro del rango de la luz visible, recibe el nombre de absorción óptica.

Esta

radiación, al ser absorbida, puede, bien ser remitida o bien transformarse en otro tipo de energía, como calor o energía eléctrica.

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Absorción Todos los materiales absorben en algún rango de frecuencias. Aquellos que absorben en todo el rango de la luz visible son llamados materiales opacos, mientras que si dejan pasar dicho rango de frecuencias se les llama transparentes. Es precisamente este proceso de absorción y posterior reemisión de la luz visible lo que da color a la materia. Los colores que muestra el espectro (arco iris) son la combinación de los colores primarios, que no incluyen el blanco ni el negro, pues 5/1/12 éstos consideran valores. El blanco estaría 

Absorción a nivel microscópico Es

el fenómeno por el cual la energía de un fotón es tomada por otra partícula, como por ejemplo un átomo cuyos electrones de valencia efectúan una transición entre dos niveles de energía electrónica. El fotón resulta entonces absorbido en la operación, la energía electromagnética es absorbida y convertida en energía electrónica. Esta energía absorbida se puede volver a transformar en: Energía electromagnética por emisión de 5/1/12 fotones.

Absorción a nivel macroscópico En

términos del electromagnetismo clásico, la absorción es el fenómeno por el cual los materiales no transparentes atenúan cualquier onda electromagnética que pasa por ellos, la energía absorbida se convierte en calor. El fenómeno de absorción se relaciona con el fenómeno de la dispersión.

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Mecanismos de absorción Uno

de los principales mecanismos de absorción es la promoción de un electrón de un nivel lleno a otro nivel mas alto que esta sin llenar, en una banda de energía.

Donde h

es la constante de Planck, c es 5/1/12 la velocidad de la luz, y λ es la longitud de

Absorción en metales Las

bandas de energía parcialmente llenas de los metales hacen que los electrones de conducción tengan libertad para responder a ondas electromagnéticas de casi cualquier frecuencia.

La

fuerte respuesta de los electrones evita que el metal transmita la luz, excepto cuando se adelgaza a menos de 100nm.

La

fuerte potencia reflectora se debe a la alta conductividad, un conductor perfecto seria igual un reflector perfecto por el motivo que la 5/1/12

Absorción en metales Basándose

en la coloración de los metales, podemos decir que la intensidad de absorción varia a través de la región visible del espectro. Esto se debe a variaciones en la absorción de electrones.

La

absorción suele ser mas fuerte a energías fotonicas mas altas (menos amplitud de onda). Por lo tanto el metal refleja el color complementario, que es el amarillo, cuando la absorción es débil, o el rojizo como el cobre 5/1/12

Absorción en metales Los

metales absorben fotones en la región de bajas frecuencias es por eso que los metales son opacos a luz visible, sin embargo los fotones de los rayos x, se transmiten porque los electrones no son lo suficientemente rápidos para absorber de esos rayos.

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Absorción en semiconductores Los

semiconductores son transparentes a bajas frecuencias. No pueden absorber la luz debido a la promoción de electrones a otro nivel, a menos que la inercia del fotón sea mayor que la de la banda prohibida, solo hay absorción si E > Eg

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Absorción en semiconductores La

energía de la luz en el espectro visible es aproximadamente igual a la del intervalo prohibido de la mayor parte de los semiconductores.

Al

igual que los metales los semiconductores no pueden absorber las altas frecuencias.

5/1/12  Solo

muestran absorción en la región visible.

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Absorción en dieléctricos Los

dieléctricos como es sabido tienen una banda prohibida mas ancha lo que hace que tengan una absorción a frecuencias mayores que las de los semiconductores.

Los

dialecticos iónicos también tienen una zona de absorción a frecuencias bajas.

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Absorción en dieléctricos El

lugar del pico de absorción depende a la frecuencia a la que la radiación incidente entra en resonancia con la del movimiento oscilatorio de aniones y cationes.

Es

posible a que haya varios picos de absorción si hay varios tipos de anión o catión.

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Coeficiente de absorción En

general se expresa un índice de absorción en forma del coeficiente de absorción, β: β

La

=4πk/ʎ

fracción de luz transmitida por una muestra homogénea, I/Io, es función del cociente de absorción y del espesor x.

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Coeficiente de absorción Al

integrar la ecuación se obtiene: I/I0 = exp (-β x)



La

relación que hay entre la intensidad transmitida entre la intensidad inicial es la transmisión. La suma de las fracciones de luz absorbida, A, luz transmitida T, y luz reflejada R, para el material debe ser igual a uno.

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Absorción por cromóforos Definición:

Un cromóforo es la parte o conjunto de átomos de una molécula responsable de su color.  También se puede definir como una sustancia que tiene muchos electrones capaces de absorber energía o luz visible, y excitarse para así emitir diversos colores, dependiendo de las longitudes de onda de la energía emitida por el cambio de nivel energético de los electrones, de estado excitado a estado fundamental o basal. 5/1/12

Absorción por cromóforos Como

ejemplos de aditivos que se usan para dar color están el Mn, en los vidrios de oxido para dar el color amarillo, el Co para el azul, los colorantes en las fibras naturales y los que se agregan a los polímeros fundidos.

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Absorción por cromóforo El

valor del coeficiente de absorción varia en forma directa con la concentración del comóforo.

Por

lo tanto la ecuación se ajusta a la ecuación de Beer-Lambert:

Donde:

ε es el coeficiente de extincion, c la

concentración de cromóforo y l el espesor.

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Aplicación de cromóforos Una

aplicación de los vidrios cromóforos son los lentes con tecnología fotogray que cambian de color a la exposición de la luz solar, permitiendo así el paso de cierto tipo de luz.

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Dispersión y opacidad Un

material opaco es aquel que absorben mucho o dispersan mucho la luz. La dispersada se puede describir como la presencia de heterogeneidades en el índice de refracción. Mientras mayor sea la diferencia de índices de refracción del medio y de la heterogeneidad, se produce mas dispersión.

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Comparación de materiales según su opacidad ycuarzo dispersada. Un monocristal de es transparente, 

porque tiene una banda prohibida y no tiene heterogeneidades intrínsecas, lo mismo sucede con algunos otros vidrios sin presencia de cromóforos.

Ahora

revisemos a algunos óxidos policristalinos y los polímeros policristalinos, la diferencia de índices de refracción entre las regiones cristalinas y amorfas origina gran dispercidad en estos materiales y en consecuencia generan opacidad como en los 5/1/12 cerámicos.