Principios de análisis instrumental

128 Capítulo 6 Introducción a los métodos espectrométricos «< 68.11 Polarización de la radiación La radiación ordinaria está constituida por un haz de ondas elec– tromagnéti cas en las que las vibraciones están distribuidas de manera equitativa entre muchos planos centrados a lo largo de la trayectoria del haz. Visto de frente, un haz de radiación monocro– mática, como el que se muestra en la figura 6.11a, se puede imagi– nar como un conjunto infinito de vectores eléctricos que fluctúan en longi tud des de cero hasta una amplitud máxima A. En la figura 6.llb se ilustra una vista frontal de estos vectores en varios momentos durante el paso de una onda de radiación monocromá– tica por un punto fijo en el espacio. En la figura 6.12a se muestran algunos de los vectores que se ilustr"an en la figura 6.11 b en el instante en que la onda está en su máximo. El vector en cualquier plano, por ejemplo, el XY como se ilustra en la figura 6.12a, se puede resolver en dos componen– tes mutuamente perpendiculares AB y CD como se ve en la figura 6.1 2b. Si se combinan los dos componentes para todos los planos que se muestran en la figura 6.12a, la resultante se parece a la que se muestra en la figura 6.12c. a) A b) A e) ) 1 1 ] 1 tnt 1 I ltt FIGURA 6.11 Radi ación no polari zada y po larizada en un plano: a) vista t ra nsversal de un haz de radiación monocromática; b) suce– sivas vistas frontales de la radiación en a) si no está polarizada; e) vistas frontales sucesivas de la radiación en a) si está polarizada en un pla no sobre el eje vertical. a) 8 y b) A 8 e) FIGURA 6.12 a) Unos cuantos vectores eléctricos de un haz que se desplaza en forma perpendicular a la página. b) Resolución de un vector en un plano XY en dos componentes mutuamente perpendicu– lares . e) La resultante cuando todos los vectores se descomponen (no está a escala). Si se elimina uno de los dos planos de vibración resultantes de la figura 6.12c se genera un haz que está polarizado en el plano. El vector eléctrico resultante de un haz polarizado en el plano ocupa entonces un solo plano. En la figura 6.11c se ilustra una vista frontal de un haz de radiación polarizada en un plano des– pués de diferentes tiempos. Ciertas fuentes de energía radiante producen radiación elec– tromagnética polarizada en un plano. Por ejemplo, tanto las ondas de radio que parten de una antena como las microondas produci– das por un tubo klystron están polarizadas en un plano. La radia– ción visible y la ultravioleta provenientes de la relajación de un solo átomo o molécula excitado también está polarizada, pero el haz de tal fuente no tiene polarización neta, ya que está formada por una multitud de trenes de ondas individuales producidos por una gran cantidad de fenómenos atóm icos o moleculares indi– viduales. El plano de polarización de estas ondas individuales es aleatorio, de modo que sus polarizaciones individuales se anulan. La radiación polarizada ultravioleta y la visible se producen por el paso de radiación a través de medios que absorben, refle– jan o refractan de manera selectiva radiación que vibra solo en un plano. 6C PROPIEDADES MECÁNICO– CUÁNTICAS DE LA RADIACIÓN Cuando la radiación electromagnética es emitida o absorbida, se establece una transferencia permanente de energía desde el objeto emisor o hacia el medio absorbente. Para poder explicar estos fenómenos se requiere tratar la radiación electromagnética no como un conj unto de ondas, sino como una corriente o flujo de partículas discretas llamadas fotones o cuantos. La necesidad de un modelo de partículas para la radiación se hizo evidente como consecuencia del descubrimiento del efecto fotoeléctrico a finales del siglo XI X. 6C.1 Efecto fotoeléctrico Heinrich Hertz observó por primera vez el efecto fotoeléctrico en 1887, e hizo saber que era más fácil hacer saltar una chispa entre dos esferas cargadas cuando su superficie estaba iluminada. Entre el momento de esta observación y la explicación teórica del efecto fotoeléctrico, que dio Einstein en 1905, se llevaron a cabo varios estudios importantes con lo que ahora se conoce como fototubo de vacío. La explicación que dio Einstein sobre el efecto fotoeléc– trico fue a la vez sencilla e ingeniosa, pero solo después de mucho tiempo, en 1916, se le aceptó de manera generalizada. En ese año, los estudios sistemáticos de Millikan confirmaron los detalles de las conclusiones teóricas de Einstein. En la figura 6.13 se ilustra un esquema del circuito del foto– tubo de vacío similar al que usó Mi llikan para estudiar el efecto fotoeléctrico. Por lo regular, la superficie del fotocátodo grande a la izquierda está cubierta con un metal alcalino o uno de sus compuestos, pero también se pueden usar otros metales. Cuando la radiación monocromática choca con el fotocátodo, su superfi– cie emite electrones con ciertos valores de energía cinética. Siem– pre y cuando el voltaje V aplicado entre el ánodo y el cátodo sea positivo, los electrones se mueven de izquierda a derecha por el fototubo para generar una corriente I en el circuito. Cuando el