Principios de análisis instrumental

onda múltiples y un espectrógrafo o varios detectores de longitud de onda individuales y un policromador. 7C.1 Filtros Se usan dos tipos de filtros para seleccionar la longitud de onda en aplicaciones espectroscópicas, es decir, filtros de interferencia, los cuales a veces reciben el nombre de filtros de Fabry-Perot y los fil– tros de absorción. Estos últimos están restringidos a la región visi– ble del espectro; en cambio, los primeros funcionan en la región UV, visible e infrarroja. Filtros de interferencia Como su nombre lo indica, los filtros de interferencia dependen de la interferencia óptica para proporcionar bandas angostas de radiación. Un filtro de interferencia consiste en un dieléctrico transparente (ver nota al pie 11) (a menudo fluoruro de calcio o fluoruro de magnesio) que ocupa el espacio entre dos pelícu– las metálicas semitransparentes. Esta combinación, a su vez, está entre dos láminas de vidrio o de otros materiales transparentes (véase la figura 7.10a). El espesor de la capa dieléctrica se con– trola con todo cuidado y se determina la longitud de onda de la radiación transmitida. Cuando un haz perpendicular de radiación paralela (colimada) choca con este acomodo, una fracción atra– viesa la primera capa metálica y el resto se refleja. La parte que atraviesa sufre una división similar al chocar con la segunda capa metálica. Si la porción reflejada de esta segunda interacción tiene una longitud de onda apropiada, es reflejada parcialmente desde el lado interior de la primera capa en fase con la luz entrante que tiene la misma longitud de onda. El resultado es que esta longitud de onda particular se refuerza, y la mayor parte de las otras lon– gitudes de onda, que están fuera de fase, sufren una interferencia destructiva. Debido a que los filtros de interferencia separan la luz en haces transmitidos y reflejados, suele llamárseles filtros dicróicos. La relación entre el espesor de la capa de dieléctrico d y la longitud de onda transmitida Ase puede determinar con ayuda de la figura 7.10b. Con el fin de aclarar conceptos, el haz incidente se muestra inclinado un ángulo e respecto a la perpendicular a la superficie del dieléctrico. En el punto 1, la radiación es refle– jada en forma parcial y transmitida también en parte al punto 1' donde tienen lugar de nuevo la reflexión y la transmisión parcia– les. El mismo proceso sucede en 2,2', y así sucesivamente. Para que el refuerzo ocurra en el punto 2, la distancia que recorre el haz reflejado en 1' debe ser un múltiplo de su longitud de onda en el medio A'. Puesto que la longitud de la trayectoria entre las superficies se puede expresar como d/cose, la condición para el refuerzo es que nA' = 2d!cos e donde n es un número entero pequeño, A' es la longitud de onda . de la radiación en el dieléctrico y d es el espesor de éste. Tutorial: Aprenda más acerca de los selectores de longitud de onda en_www. tinyurl.com/skoogpia7* ' Este material se encuentra disponible en inglés. »> 7( Selectores de longitud de onda 159 Radiación blanca Película m:tálica -=~:::::::::::= Placa de vidrio 9 Capa d1electn 1 L_--~--~--~--~--~ Banda angosta de radiación a) y¡ ( A ~~~ ----~----~----~----~------~ 1 1 b) \ ' FIGURA 7.10 a) Sección transversal esquemática de un filtro de interferencia. Observe que el dibujo no está a escala y que las tres bandas del centro son mucho más angostas que las que se mues– tran. b) Esquema para mostrar las condiciones de la interferencia constructiva. En el uso ordinario, e se aproxima a cero y cos e se apro– xima a la unidad, de modo que la ecuación anterior se simplifica y queda nA'= 2d (7.4) La longitud de onda correspondiente en el aire está definida por A= A'n donde n es el índice de refracción del medio dieléctrico. Por con– siguiente, las longitudes de onda de la radiación que transmite el filtro son 2dn A= - (7.4) n El entero n es el orden de interferencia. A menudo, las láminas de vidrio del filtro se seleccionan para que absorban todas menos una de las bandas reforzadas; por tanto, la transmisión se res– tringe a un solo orden. En la figura 7.1 1 se ilustran las características de desempeño de los filtros de interferencia representativos. Lo que caracteriza a dichos filtros es la longitud de onda de sus picos de transmitancia, el porcentaje de la radiación incidente transmitida en el pico, es decir, su porcentaje de transmitancia (ecuación 6.31), y sus anchos de banda efectivos. Hay filtros de interferencia con picos de transmisión en la totalidad de las regiones UV y visible y hasta alrededor de 14 ¡Lm en el infrarrojo. Casi siempre, los anchos de bandas efectivos son cercanos a 1.5% de la longitud de onda en la transmitancia pico, aunque este valor disminuye a 0.15% en algunos filtros de banda angosta, cuya transmitancia máxima es de 10 por ciento..