Edu Martín Rodríguez
Mi blog personal - Estudiante del MUPES
 

El llavero misterioso

En mi opinión, la forma más adecuada y oportuna para abordar la explicación de cualquier fenómeno o comportamiento que ocurre en la naturaleza es el método científico, que os presento a continuación:

Fases del método científico

Fases del método científico

Esta estructura, o equivalente, es por tanto capital a la hora de abordar cualquier problema.

El pasado Jueves se me planteó en la clase de Didáctica buscar el comportamiento de un llavero con bolas que se iluminaba en presencia de determinadas condiciones y con determinados colores.

!Mi llavero misterioso!

!Mi llavero misterioso!

Para ello, siguiendo el método científico, mi forma de proceder fue la que sigue:

- Explicación de lo que sucede: El llavero se ilumina en presencia de radiación solar (independientemente de las condiciones climáticas), emitiendo radiación de color verdoso en la región del visible. Es curioso observar cómo la radiación visible de una lámpara convencional no tiene efecto alguno sobre las bolas del llavero. Sin embargo, este tono verdoso aparece también en condiciones de baja luminosidad como habitaciones oscuras.

- Planteamiento de la hipótesis: Si la luz solar produce un efecto que no produce la radiación de una lámpara convencional sobre las bolas del llavero es porque la luz solar posee una radiación distinta a la de una lámpara convencional. Se conoce que la mayoría de las lámparas convencionales emiten radiación sólo en una región muy estrecha del espectro electromagnético (UV cercano + Visible + IR cercano – en torno a longitudes de onda comprendidas entre 200 nm y 900 nm). Sin embargo, el sol emite radiación en un rango más ancho, abarcando por ejemplo radiaciones más energéticas como las del UV lejano. Es muy probable que esta diferencia de radiación emitida por cada fuente emisora de luz sea la responsable del diferente comportamiento del llavero.

Espectro electromagnético

Es curioso, por otra parte, que la radiación emita luz en ausencia de radiación. Se podría pensar que, de alguna forma, las bolas acumulan la radiación absorbida y posteriormente son capaces de emitirla.

- Experimento: Como la radiación UV parece ser la responsable de este fenómeno, busqué una fuente emisora de esta radiación. En  concreto, los vídeos de Youtube me remitían a usar el flash del móvil para generar luz UV. Tras realizar este procedimiento, expuse la luz del flash al llavero y no observé el fenómeno de luminiscencia. Esto se puede deber a que el procedimiento no genera luz UV, sino que aisla la región UV cercano que tiene la radiación del flash, de forma que en ningún momento obtenemos radiación de la región UV lejano parecida a la del sol, que parece ser la responsable del fenómeno luminiscente. Me quedé con ganas de ir al laboratorio de la Facultad de Ciencias Químicas para usar una lámpara UV y observar qué ocurría, pero no lo hice. Estoy seguro que en radiaciones por debajo de 200 nm, el llavero sería luminiscente. Pero habría que comprobarlo experimentalmente.

- Conclusión: La estructura atómica de la materia que conforma el llavero debe poseer niveles electrónicos (el de partida poblado y el de llegada despobalado) cuya diferencia de energía sea equivalente a una radiación energética determinada de la región UV lejano (de tal forma que hay resonancia y la transición podría tener lugar – en realidad habría que conocer las funciones de onda asociadas a ambos estados de llegada y analizar la regla de selección de Laporte y del spin correspondientes a dicha transición). Debido al tiempo que permanece la radiación luminiscente en el llavero, asumo que se debe tratar de un fenómeno de fosforesencia más que de fluorescencia, parecido al que ocurre en el rubí.

Fosforescencia en láser de rubí. Absorción en región UV y emisión en el rojo (VIS)

Fosforescencia en láser de rubí. Absorción en región UV y emisión en el rojo (VIS)

 

De esta forma, la radiación UV excita poblaciones atómicas desde el nivel fundamental a un nivel excitado de la misma multiplicidad (probablemente ambos singletes, y, por tanto, la transición permitida por la regla del spin). Estas poblaciones atómicas excitadas en un nivel de multiplicidad igual al fundamental pueden pasar a un nivel de multiplicidad distinta (probablemente un triplete) en un fenómeno que se denomina cruce entre sistemas. Cuando se acumula en este nivel una importante población de átomos se produce un fenómeno de inversión de población, donde los átomos caen desde ese estado excitado triplete al fundamental, emitiendo radiación de menor energía a la que ha absorbido que en este caso se sitúa en la región de color verde. Al ser una transición prohibida por las reglas de selección, se prolonga mucho más en el tiempo pues hay que recordar que las reglas de selección no son reglas de todo o nada, y sólo dan cuenta de la probabilidad con la que la transición ocurre. En consecuencia, si se deja el tiempo suficiente para que la transición tenga lugar acabará ocurriendo.

Todo este fenómeno es muy fácilmente interpretable a través de un diagrama de Jablonski convencional, base de cualquier tipo de espectroscopia o de interacción de materia-energía. Solo he considerado los niveles energéticos y en todo el tratamiento he ignorado las transiciones entre niveles vibracionales, rotacionales, etc, que naturalmente también tendrán lugar.

Diagrama de Jablonski

Diagrama de Jablonski

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