Estudio de materiales fluorescentes y fosforescentes
Objetivo
  • Distinguir materiales fluorescentes de materiales fosforescentes.
  • Despertar el interés de los alumnos por la explicación de diversos fenómenos relacionados con la óptica con experiencias sencillas.
Introducción
Hay varias formas de excitar átomos. Podemos utilizar una llama o en realizar descargas a través de gases. También conseguimos el mismo resultado irradiando algunos compuestos químicos con radiación de elevada energía como con luz ultravioleta. Vamos a estudiar esta última forma observando los fenómenos de fluorescencia y fosforescencia de distintos materiales.
Materiales
Productos
  • Lámpara con tubo fluorescente de luz ultravioleta (luz negra de 365 nm). de las que se utilizan para ver los billetes falsos.
  • Distintos materiales fosforescentes: Estrellas, Manzanas, rotuladores, banbas, pulseras, pegatinas, ...
  • Distintos materiales fluorescentes: Rotuladores, Papel normal, Fluorita Papiol (mineral), Muñequeras reflectantes, Pegatinas, ...
  • Distintos materiales ni fluorescentes ni fosforescentes: vidrio, plástico, Papel de filtro, ...
  • Agua tónica
Realización práctica
  • 1.- realiza el test correspondiente a la identificación de materiales
  • 2.- Situa los materiales que vas a estudiar sobre una mesa y apaga la luz de la habitación.
  • 3.- Ilumina con la lámpara de luz Ultravioleta los distintos materiales objeto de estudio y anota cuales brillan cuando son iluminados. de esta forma puedes separar los materiales fluorescentes y fosforescentes (brillan) de los que no lo son (no brillan)
  • 4.- Apaga la luz ultravioleta y observa que materiales siguen brillando (fosforescentes) y cuales no (fluorescentes).
Fluorescencia de la quinina de la tónica observada bajo luz UV
Precauciones
  • La luz ultravioleta de esta longitud de onda es perjudicial para la vista; en principio no hace falta protegerse la piel pero debe evitarse mirar directamente a la lámpara y es muy recomendable utilizar gafas protectoras con filtro ultravioleta. A pesar de ello vemos lamparas de luz ultravioleta en muchos bares, discotecas, ... sin ningún tipo de protección.
Explicación científica
Un método de excitación de los átomos consiste en irradiar algunos materiales con radiacción de elevada energía, por ejemplo, luz ultravioleta. Las moléculas o átomos excitados devuelven la energía en una sola transición electrónica o a través de varios saltos: en este último caso, cada transición liberará una energía menor que la que ha requerido la excitación. Puesto que la energía de la radiación es proporcional a la frecuencia, esta última situación dará lugar a que la sustancia emita luz de frecuencia menor a la utilizada para su excitación. De este modo, la irradación con luz ultravioleta, invisible para los ojos, puede dar lugar a la emisión de luz visible. el fenómeno se denomina fluorescencia si la emisión es inmediata a la excitación o, fosforescencia, si hay cierto retardo.
Materiales fosforescentes sin irradiar con luz ultravioleta y sin oscuridad
Materiales fosforescentes irradiados con luz ultravioleta y en la oscuridad
Algunos materiales fluorescentes
  • Minerales: fluorita (algunas variedades), calcita (algunas variedades), uranio, etc
  • Materiales de uso diario: papel blanco, azulete, camisetas blancas, octavillas de anuncios, etc.
  • Métodos de clasificación: rayas en sobres, etc.
  • Billetes de banco
  • Materiales orgánicos: hongos en la piel, clorofila, fluoresceina, etc.
  • Bebidas: Tónica (quinina), etc.
  • ...

Algunos materiales fosforescentes

  • Minerales: calcita y aragonito (algunas variedades), etc.
  • Instrumentos de señalización nocturna: bandas, pintura, etc.
  • Materiales de regalo: pegatinas, estrellas, etc.
  • Materiales de regalo: pegatinas, estrellas, etc.
  • ...
Curiosidades y otras cosas
  • Materiales Fotoactivos (Eléctroluminiscente, Fluorescente, Fosforescente o Luminiscentes).
    Los materiales fotoactivos son aquellos en los que se producen cambios de diferente naturaleza como consecuencia de la acción de la luz o que por otro lado son capaces de emitir luz como consecuencia de algún fenómeno externo.
  • Entre los materiales fotoactivos que emiten luz, sin que se produzca calor, nos encontramos con los electroluminiscentes, los fluorescentes y los fosforescentes.
    • Electroluminiscentes: son materiales organometálicos basados fundamentalmente en fósforos y fluorocarbonos que emiten luz de diferentes colores cuando son estimulados por una corriente eléctrica.
    • Fluorescentes: son materiales semiconductores que producen luz visible como resultado de su activación con luz UV. El efecto cesa tan pronto como desaparece la fuente de excitación. Los pigmentos fluorescentes a la luz del día son blancos o de color claro mientras que cuando están expuestos a radiación UV irradian un intenso color fluorescente.
    • Fosforescentes: materiales semiconductores que convierten la energía absorbida en luz emitida sólo detectable en la oscuridad, después de que la fuente de excitación ha sido eliminada. Esta emisión de luz puede durar desde minutos hasta horas. La fuente de excitación más efectiva es la radiación UV.
Bibliografía
  • CORTEL, A. (1997). Las Ondas. La Luz y el Sonido. Ed. Horsori. Pag 131-133.

Libro que recoge numerosas experiencias sobre ondas centradas en el estudio de la luz y del sonido.

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