Proyecto didáctico sobre la luz. Dispersión Rayleigh y Raman

Abstract

En general, la luz es una onda electromagnética que emiten los cuerpos luminosos y que percibimos mediante el sentido de la vista. Antes de 1900 se conocía que la dispersión de Rayleigh, efecto elástico de la luz, dependía del tamaño de las partículas, siendo éstas de mucho menor tamaño que la longitud de onda de la luz dispersada. Para 1920, la dispersión inelástica de la luz fue predicha teóricamente y en 1928 fue observada experimentalmente por el físico C.V. Raman. A quien, en 1930 le concedieron el premio Nobel por esa contribución. El uso de estos dos efectos de la luz (elástico e inelástico) se encuentran y se utilizan en diversos campos del conocimiento, principalmente en óptica y espectroscopia. El más difícil de visualizar es el efecto inelástico de la luz; motivo por el cual nos hemos propuesto en preparar un diseño experimental que sea educativo y didáctico para fomentar la curiosidad e imaginación de los estudiantes. Hay que resaltar que la técnica Raman es muy usada en diversas disciplinas. La importancia de una señal Raman radica en la información que ésta puede proporcionar. Por ejemplo, las frecuencias Raman son una huella característica de cada molécula o material de estudio; la intensidad de las bandas es proporcional a la concentración del material; el ancho de la banda, a su cristalinidad; el corrimiento de alguna banda, al stress o tensión de la estructura y las bandas polarizadas, a la simetría del material. Es por estas razones y por la diversidad de aplicaciones que tiene esta técnica; que es necesario implementar un experimento sobre este efecto para entender la óptica y componentes usados; así también, como en reforzar los fundamentos básicos y fenómenos involucrados en la naturaleza de la luz. En este proyecto se propone adquirir los materiales (componentes ópticos, filtros, fuentes de excitación, detector, entre otros) para diseñar un prototipo didáctico que pueda ser replicado y usado en una práctica de laboratorio, así también que sea modulable a cualquier nivel educativo; por ejemplo: una práctica a nivel licenciatura se tenga la opción de montar completamente el sistema; a nivel bachillerato se pueda cambiar y/o mover los componentes ópticos permitiendo observar fenómenos específicos y a niveles educativos menores pueda ser fácil observar y entender los fenómenos de la luz. En esta primera etapa, nos orientaremos a explicar al efecto elástico e inelástico de la luz; luego se podría ampliar a observar otros fenómenos de la Luz, como la refracción, la reflexión, la interferencia, la difracción y la polarización. Nuestra experiencia se basa en varios años de trabajo alrededor de la técnica Raman y en nefelometría. Así también, en la implementación, ensamble y alineación de los sistemas dispersivos existentes en nuestra dependencia, CCADET. En conclusión, el objetivo del presente proyecto es acercar y permitir que el efecto Raman y Rayleigh sean entendidos desde el arreglo experimental más básico; así como la experiencia en la manipulación de los componentes involucrados en el ensamble de un sistema dispersivo (monocromador). La solicitud en este proyecto es poder contar con los recursos necesarios para la adquisición de diversos componentes ópticos, con la propuesta de determinar e implementar un arreglo óptico ideal; el más adecuado y fácil de manipular por cualquier usuario. Cabe enfatizar que este dispositivo-sistema estaría disponible para afianzar los laboratorios de ciencias para el bachillerato-UNAM que tiene como cede las instalaciones del CCADET. Promoviendo la generación de un área integral de enseñanza-aprendizaje con un tema teórico/experimental sobre los fenómenos involucrados con la luz, iniciando con el efecto Rayleigh y el efecto Raman. Además, estaría disponible para apoyar y consolidar los conocimientos adquiridos por los estudiantes en el área de las ciencias y público en general (día de puertas abiertas). Todo esto, está considerado dentro de los objetivos del CCADET (formación de recursos humanos y proporcionar asesoría educativa, técnica y científica a la comunidad). La implementación de un diseño educativo: amigable, versátil, económico y de fácil comprensión de una de las áreas de las ciencias puede ayudar a la innovación y al mejoramiento de la enseñanza, favoreciendo e incentivando la imaginación y el interés de los alumnos. Por último, y en lo personal, este proyecto educativo representará nuestro aporte a la sociedad con la expectativa de que pueda ser extendido y ampliado a otros niveles educativos en una fase posterior.