Principios de análisis instrumental

Dichos datos se convierten con facilidad a índices de refrac– ción con el vacío como referencia al multiplicar por el índice de refracción del aire respecto al vacío. Es decir, nvac = 1.00027nair Esta conversión es necesaria muy rara vez. 68.9 Reflexión de La radiación Cuando la radiación cruza una interfase entre medios que difie– ren en el índice de refracción, también se presenta la reflexión. La fracción de radiación reflejada se vuelve mayor al incrementarse la diferencia en el índice de refracción. En el taso de un haz que atraviesa una interfase en ángulos rectos, la fracción reflejada está dada por (n 2 - n 1 )2 (n 2 + n 1 )2 (6.15) donde I 0 es la intensidad del haz incidente e I, es la intensidad reflejada; n 1 y n 2 son los índices de refracción de los dos medios. EJEMPLO 6.2 " . - - - . -. -~~ . . . Calcule el porcentaje de la intensidad que se pierde debido a la reflexión de un haz perpendicular de luz amarilla cuando atra– viesa un vaso de vidrio que contiene agua. Suponga que, para la radiación amarilla, el índice de refracción del vidrio es de 1.50, el del agua es de 1.33 y el del aire es 1.00. Solución La pérdida total por reflexión será la suma de las pérdidas que hay en cada una de las interfases. En el caso de la primera inter– fase, aire-vidrio, es posible escribir (1.50 - 1.00) 2 -'--------'-- = 0.040 (1.50 + 1.00) 2 La intensidad del haz se reduce a (I 0 - 0.040! 0 ) = 0.960! 0 . La pérdida por reflexión en la interfase vidrio-agua es entonces !,2 0.960! 0 (1.50 - 1.33) 2 -'--------'-- = 0.0036 (1.50 + 1.33)2 !, 2 = 0.0035! 0 La intensidad del haz se reduce después a (0.960! 0 - 0.0035! 0 ) = 0.957! 0 . En la interfase agua-vidrio se obtiene !,3 0.957! 0 (1.50 - 1.33) 2 -'--------=- = 0.0036 (1.50 + 1.33 )2 I, 3 = 0.0035! 0 y la intensidad del haz es de 0.953! 0 . Para finalizar, la reflexión en la segunda interfase vidrio-aire será !,4 0.953[ 0 ( 1.50 - 1.00) 2 -,--------=- = 0.0400 (1.50 + 1.00) 2 !, 4 = 0.038! 0 )}) 6B Propiedades ondulatorias de la radiación electromagnética 127 La pérdida total por reflexión I,, es e I,, = 0.040! 0 + 0.0035! 0 + 0.0035! 0 + 0.038! 0 = 0.085! 0 I ~ = 0.85 u 8.5% lo En capítulos posteriores se demostrará que las pérdidas que se muestran en el ejemplo 6.2 son muy importantes en varios ins– trumentos ópticos. Las pérdidas por reflexión en un vidrio pulido o una superfi– cie de cuarzo aumentan levemente cuando el ángulo del rayo inci– dente se incrementa hasta alrededor de 60°. Con ángulos mayores, el porcentaje de radiación que se refleja se incrementa con rapidez y se aproxima de lOO% a 90°, o incidencia rasante. 68.10 Dispersión de La radiación Como ya se mencionó, la transmisión de la radiación en la mate– ria se puede describir como una retención momentánea de la energía radiante de los átomos, iones o moléculas seguida por la reemisión de la radiación en todas las direcciones cuando las partículas vuelven a su estado original. En el caso de las partícu– las atómicas o moleculares, que son pequefias en relación con la longitud de onda de la radiación, la interferencia destructiva eli– mina la mayor parte de la radiación reemitida, excepto aquella que viaja en la dirección original del haz; al parecer, la trayectoria del haz no se modifica como consecuencia de la interacción. Sin embargo, la observación cuidadosa revela que una fracción muy pequefia de la radiación se transmite en todos los ángulos a partir de la trayectoria original y que la intensidad de esta radiación dis– persada aumenta según el tamafio de la partícula. Dispersión de Rayleigh La dispersión mediante moléculas o acumulaciones de ellas con dimensiones notablemente más pequefias que la longitud de onda de la radiación se denomina dispersión de Rayleigh. La intensidad de la dispersión es proporcional al inverso de la cuarta potencia de la longitud de onda, a las dimensiones de las partículas que se dis– persan y al cuadrado de la capacidad de las partículas para polari– zarse. Una manifestación cotidiana de la dispersión de Rayleigh es el color azul del cielo, el cual es resultado de la mayor dispersión de las longitudes de onda más cortas del espectro visible. Dispersión por moléculas grandes En el caso de partículas grandes, la dispersión puede ser distinta en diferentes direcciones (dispersión de Mie) . Las mediciones de este tipo de radiación dispersa se usan para determinar el tamafio y la forma de moléculas grandes y partículas coloidales (véase el capítulo 34). Dispersión de Raman El efecto de este tipo de dispersión es diferente al de la disper– sión ordinaria en que parte de la radiación dispersa sufre cam– bios de frecuencia cuantizados. Dichos cambios son resultado de transiciones en el nivel energético vibracional, que ocurren en las moléculas como consecuencia del proceso de polarización . La espectroscopia Raman se trata en el capítulo 18.