Recursos relativos al espectro
En 2023 creo materiales para un taller sobre el espectro, con teoría y práctica sobre espectro sonoro y electromagnético
Taller espectro
Recursos generales
El espectro de la radiación, Carlos S. Chinea
casanchi.com is for sale | HugeDomains
CONCEPTOS DE TRANSFERENCIA RADIATIVA
Atenuación de la radiación en la atmósfera Module contents
Concepto de espectro
Un tema fundamental en física y química es entender el concepto de espectro, que se entiende relativo a espectro de frecuencias (o de longitudes de onda)
El concepto es aplicable a distintos tipos de ondas: desde espectro acústico (que se puede relacionar con los ecualizadores y la representación gráfica de muchos reproductores de música), hasta espectro electromagnético (muy relacionado con espectros atómicos)
Por ello puede haber recursos relacionados con movimiento ondulatorio (con relación directa con fenómenos como Doppler) y con óptica física
Una introducción básica está como parte del curso " Iniciación interactiva a la materia “, en Espectros atómicos , material con copyright de Mariano Gaite Cuesta
Una simulación útil para visualizar la idea de espectros atómicos de emisión es Luces de Neón y otras Lámparas de Descarga - PhET que en agosto 2022 no es HTML5, necesita Java
Poster CERN sobre espectro. Copyright CERN, condiciones de uso .
RF basics - CERN Document Server
También se puede asociar a espectrografía en química, que enlaza con espectrómetros de masas como un caso concreto (en recursos de campo magnético ). indespectro.html
Esquema de un espectrofotómetro | Química Orgánica
Imágenes resumen espectro electromagnético
Archivo:Electromagnetic spectrum-es.svg - Wikipedia, la enciclopedia libre cc-by-sa
Archivo:EM Spectrum Properties es.svg - Wikipedia, la enciclopedia libre
Humor
xkcd en español
Espectro divulgativo para niños
El espectro electromagnético, versión «para niños» | Microsiervos (Ciencia)
Electromagnetic spectrum | ALMA Kids
Ensayos a la llama
Relacionado con experimentos laboratorio
Espectroscopio casero
Fuentes de iluminación para espectro
Se habla a veces en general de lámparas, que hay de varios tipos, pueden usar lámparas de sodio de baja presión (LPS/SOX), lámparas de mercurio … lámparas de descarga, con gases nobles
Gas-discharge lamp - Wikipedia
Información general
08. Lamparas.pdf
Ahí se cita
“Descarga eléctrica a alta tensión entre electrodos fríos (tubos de gases nobles)
El llenado del tubo de descarga se hace con gases nobles como son el neón, que emite una luz intensa de color rojo-anaranjado, o el helio que emite una luz de color rosa-claro, y también con vapores metálicos, especialmente el vapor de mercurio que emite una luz blanco-azulado y, mezclado con el gas neón, una luz de color azul intenso.
Las tensiones de arranque y de funcionamiento son elevadas, necesitándose de 600 a 1.000 voltios por metro de longitud. El consumo de potencia media, también por metro de longitud, es de unos 33 W, con un rendimiento luminoso de 2 ́5 a 5 lm/W”
“Descarga eléctrica a baja tensión entre electrodos calientes (lámparas de vapor metálico)
Si se introduce en un tubo de vidrio previamente evacuado una cierta cantidad de sodio sólido o mercurio líquido y un gas noble para lograr transformar el metal en vapor al producirse la descarga eléctrica, se obtiene una descarga de vapor metálico en el seno de un gas, que puede incluso provocarse** a una tensión baja normal (220 V)**, con electrodos precalentados o calentados (cátodos calientes)”
Necesitan una fuente de alta tensión, ejemplo visto en vídeo de FisQuiWeb index2.htm IRWIN EHT Power Supply
products.html
Fuente para espectroscopía
v08-2detalle.asp
Equipo completo de espectroscopía
v08-2detalle.asp
A5.pdf
Información sobre cómo construir fuentes de alimentación
Recurso de animaciones / simulaciones
Spectrum Tuner (italiano)
http://ww2.unime.it/weblab/ita/st/
Universitá degli Studi Messina
Original applet © by Guy McArthur
Adapted applet © 2002 by Carlo Sansotta for IFMSA WebLab
The Applet Collection
Spectrum s.htm
¿A qué se debe la formación de los espectros atómicos de absorción y de emisión?
En la animación puedes seleccionar entre el espectro de emisión o de absorción. Puedes utilizar los botones con la flecha para avanzar o retroceder en los elementos o escribir el número atómico y pulsar intro.
spespectro.htm
Simulaciones espectros atómicos
Espectros de emisión y absorción | Educaplus
Fourier
Fourier: Fabricacion de Ondas
fourier
Simulación Universidad de Colorado. Algunos derechos reservados licensing
But what is the Fourier Transform? A visual introduction
Vídeo 20 min
the-fourier-transform-explained-in-one-sentence.html
https://twitter.com/OperadorNuclear/status/1005298701424910336
Apps para móvil
Asociado al espectroscopio casero se puede usar el móvil, y luego hay análisis de espectro
Analizador de espectro, MazuApps Ltd details
Publicidad algo molestaSpectrum Analyzer, Raspberrywood Spectrum Analyzer - Aplicaciones en Google Play
SpecScope Spectrum Analyzer, NFX Development details
SmartScope Oscilloscope LabNation SmartScope Oscilloscope - Apps en Google Play
Ejemplos de análisis de espectros de manera experimental
El Tercer Precog: La física 2.0 del crujir de nudillos A los chavales de Secundaria seguro que les encantará comprobar que sus smartphones sirven para algo más que “guasapear” y hacerse “selfies”…Fuente original:Andreas Müller, Patrik Vogt, Jochen Kuhn, and Marcus Müller, Cracking knuckles - A smartphone inquiry on bioacoustics The Physics Teacher, Vol. 53, 307 (2015)
También se puede ver (se cita en recursos movimiento oscilatorio asociado a resonancia)
Ejemplos
Atomic Spectra - ‘fingerprints’ for elements
El espectro electromagnético
Espectros sonoros
Con muchos reproductores de sonido se puede ver el espectro del sonido (en el rango de frecuencias audibles). Por ejemplo VLC permite en menú Audio > visualizaciones > espectro.
Es útil visualizar el espectro para sonidos de una única frecuencia, comprobando como aparece una única raya en el espectro y al variar la frecuencia se mueve en el espectro: sería bueno mostrar eso con sonido, que considero que es didáctico, y luego extrapolarlo a ondas electromagnéticas.
Sería algo del estilo de las imágenes que se muestran en este programa (no es libre y no funciona en ubuntu con wine no va bien http://www.64bitprogramlar.com/spectrum-analyzer-pro-live-2011-22679.html). Un ejemplo libre es Sonic Visualiser , que es bastante más complejo pero tiene opción de espectro. Se puede ver la señal (sinusoidal, donde se aprecia periodo y frecuencia) y el espectro al mismo tiempo.
Si no se tiene permisos para instalar en windows, no hay versiones portables, pero se puede usar una versión antigua
https://code.soundsoftware.ac.uk/projects/sonic-visualiser/files , por ejemplo versión 2.2. está como zip y una vez descomprimido es ejecutable.
Un sitio donde descargar ficheros mp3 con un único tono
Un ejemplo útil con frecuencia creciente en 3stepoct.zip (Compliled May-June 2002 by Fred Nachbaur)
It has 2 s samples of fixed tones from 20 Hz to 20 480 Hz, spaced logarithmically in 1/3 octave increments, for a total of 31 samples.
Relacionado
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Real Decreto 1367/2007, de 19 de octubre, por el que se desarrolla la Ley 37/2003, de 17 de noviembre, del Ruido, en lo referente a zonificación acústica, objetivos de calidad y emisiones acústicas.
Tabla B. Objetivos de calidad acústica para ruido aplicables al espacio interior habitable de edificaciones destinadas a vivienda, usos residenciales, hospitalarios, educativos o culturales (1) y Tabla B2. Valores límite de ruido transmitido a locales colindantes por actividadestienen valores para “aulas”, que se comentan aquí https://www.noisess.com/legislacion-acustica-en-espana/ y también El «mosquito» que sólo escuchan los jóvenes, ¿un arma contra el botellón? que cita LRAD Dispositivo acústico de largo alcance - Wikipedia, la enciclopedia libre
twitter ManoloAlonso1/status/1537134220983812097
Hoy vas a poner a prueba tus oídos y vas a ver para qué seres tan inteligentes como los delfines o dispositivos hechos por el hombre aprovechan ondas de frecuencias más allá de nuestro rango auditivo. En el hilo de hoy, hablamos de los ultrasonidos.🧵
1⃣ Tanto el sonido como el ultrasonido son ondas mecánicas longitudinales. Éstas se propagan por un medio a partir de las vibraciones de las partículas que lo componen. Lo que distingue al sonido del ultrasonido no es más que el valor de la frecuencia de vibración de la onda.
2⃣ Ésta se mide en hercios (Hz), unidad llamada así por el físico H. R. Hertz. 1 Hz = 1 oscilación por segundo. Los humanos podemos oír ondas sonoras con frecuencias desde unos 20 a 20000 Hz; a partir de ahí entramos en el terreno de los ultrasonidos.
3⃣ En realidad, cada uno tenemos nuestra frontera particular respecto a lo que, para nosotros, es ultrasonido. Por ejemplo: ¿oyes esto? 🔊 [¡Ojo! Reproduce estos videos a volumen bajo; oírlo alto o durante mucho tiempo puede dañar tu oído interno.]
4⃣ La mayoría de vosotros habréis oído un pitido agudo; algún oyente más veterano, nada. El siguiente audio, sin embargo, yo no lo puedo oír mientras que quienes seáis muy jóvenes y hayáis cuidado vuestro oído, sí.
](https://www.youtube.com/watch?v=3tBI-T2SQgQ “18000 Hz Test Tone”)
5⃣ Para mí y muchos de vosotros, el sonido de 4., de 18000 Hz, ya no forma parte de la gama de sonidos que podemos escuchar. El sonido de 3., inaudible para los más veteranos, era de 14000 Hz. Con la edad, pero también por otros motivos, perdemos rango auditivo. ¿Por qué?
6⃣ El motivo parece ser la ubicación de nuestros sensores. En la cóclea, situada en el oído interno, tenemos las células ciliadas, que transforman la energía mecánica de las ondas en señales eléctricas. Aquellas que detectan las frecuencias + altas se encuentran solo en su base.
7⃣ Si bien aún hay debate sobre el origen del daño auditivo por el envejecimiento en sí, se ha demostrado el daño a estas células en la base de la cóclea por varios factores. Por supuesto por el sonido alto y prolongado, pero también por algunos fármacos: ototoxicidad
8⃣ Haciendo una analogía con la luz, la pérdida auditiva que sufrimos con la edad sería como si dejáramos de ver progresivamente los colores más violetas. Visto así da pena, aunque afortunadamente el sonido que nos interesa para el día a día no cae en esas frecuencias tan altas.
9⃣ Sin embargo, otros animales sí interaccionan con frecuencias en el límite o por encima de nuestro rango auditivo. En lo que queda de hilo vamos a ver su uso de esas frecuencias de decenas de miles de hercios y, brevemente, cómo las empleamos nosotros. (📷: Wikipedia)
🔟Muchos animales usan los ultrasonidos como una forma de ecolocalización. El principio es sencillo: emiten una onda acústica, la cual se reflejará si hay otro animal por ahí y volverá en t = 2r/v. Algo análogo a cuando gritas en un lugar con eco y vuelves a oírte poco después.
1⃣1⃣ Los delfines son un conocido ejemplo de ecolocalización. Igual te preguntas por qué para esto suelen usar ultrasonidos. Cuanto mayor es la frecuencia de una onda, menor es su longitud de onda. Así, sus altas frecuencias les permiten detectar animales más pequeños.
1⃣2⃣ En cambio, para comunicarse entre ellos, suelen usar frecuencias audibles para nosotros. ¿El motivo? Igual que solo oyes las frecuencias más bajas de la música que ponen los vecinos, estas frecuencias se atenúan menos en el agua, permitiendo la comunicación mayor distancia.
1⃣3⃣ También los seres humanos usamos las ondas acústicas en la navegación, inspirados en la ecolocalización animal. La técnica se conoce como SONAR, y se usa para detectar distintas cosas en el mar: animales de pesca, submarinos enemigos, tesoros hundidos…
1⃣4⃣ Permitidme 1 tweet más de delfines🐬. Fijaos en esta noticia. Según investigaciones recientes, en los delfines “nariz de botella” (Tursiops) cada individuo tiene su silbido particular, como un nombre, que emite y ante el que responde entusiasmado:
Dolphins ‘call each other by name’ - bbc
1⃣5⃣ Pasemos a otros animales. Había oído que los murciélagos también utilizaban el ultrasonido para encontrar a las presas. Lo que no sabía era que polillas como las “Tigre” han desarrollado la posibilidad de emitir ultrasonidos para advertir al murciélago de que son venenosas.
1⃣6⃣ Yendo todavía a mayor frecuencia, nos encontramos con los ultrasonidos en imagen médica. Para este hilo, solo deciros que, como los delfines, se tiene en cuenta el balance de usar altas frecuencias para una mayor resolución o bajas frecuencias para llegar a órganos internos.
1⃣7⃣ Una última curiosidad. Al pegar el transductor a nuestro cuerpo, se vierte un gel en él. ¿Sabes para qué? Para “ajustar la impedancia”, término que conocerá quien trabaje en electrónica o en algunas aplicaciones ópticas. ¿Qué significa en este contexto? (📷: R. M. Guillemi)
1⃣8⃣ La impedancia acústica es el producto de la densidad del medio y la velocidad de la onda. La densidad del aire es unas 1000 veces menor que la del transductor de US o los componentes de nuestro cuerpo. Sin gel, el aire entre el transductor y el cuerpo reflejaría toda la onda
Espectros de emisión electromagnéticos
Para entender los modelos atómicos es necesario ver un espectro: a falta de un tubo de gas y un espectroscopio, se pueden mostrar imágenes a los alumnos.
En wikipedia se pueden encontrar algunos ejemplos (ver licenciamiento asociado)
Hydrogen spectral series - Wikipedia
En algunos aparece el fondo negro (que sería lo real, son saltos cuánticos y solamente se emiten frecuencias discretas), y en otros aparece un fondo coloreado; suele ser para orientar su posición en el rango espectral, aunque también puede ser para indicar que esas líneas están dentro del espectro “contínuo” emitido por un objeto como el Sol, debido a su temperatura.
Espectro solar (tomado de este enlace de la NASA )
Emisión Hidrógeno y Helio, se pueden reconocer en el anterior
Emisión de Hidrógeno sobre fondo negro, solamente espectro visible 
Emisión de Hidrógeno sobre fondo negro, remarcando que hay partes fuera del rango visible (tomado de http://www.unlu.edu.ar/~qui10017/Quimica COU muestra para IQ10017/cap1.htm , licenciamiento no detallado)
Emisión Nitrógeno
Emisión Hierro
Espectros tomados de Write Science: Image en la página In Living Color | Write Science
Espectros de varios elementos (tomados de Una versión íntima de la materia - unlu.edu.ar (archive.org) , licenciamiento no detallado)
Varios espectros tomados de espectros.jpg.html (licenciamiento no detallado)
Espectros de estrellas
Tomado de wikipedia ( Stellar classification - Wikipedia ), la fuente es la NASA
Son espectros de absorción
Stellar Spectral Types: OBAFGKM. Credit & Copyright: KPNO 0.9-m Telescope, AURA, NOAO, NSF
Espectro del Sol (de tipo espectral G2), con las líneas de Fraunhofer (tomado de Fraunhofer lines - Wikimedia Commons )
Tablas periódicas de espectros
https://www.fieldtestedsystems.com/ptable/
[
Tabela periódica com espectros de emissão atômica dos elementos - tabelaperiodica.org
Fichero .png alta resolución
](http://www.unlu.edu.ar/~qui10017/Quimica%20COU%20muestra%20para%20IQ10017/cap1/image013.jpg){kind=link}
