Hvad er spektroskopi?
Spektroskopi er studiet af lys, når det bryder ind i dets farver. Ved at undersøge disse forskellige farver kan man bestemme et vilkårligt antal egenskaber hos det objekt, der studeres, da lysets farver reflekterer energitilstandene. Mere teknisk ser spektroskopi på samspillet mellem ethvert stof og stråling. Det bruges til at analysere forbindelser inden for kemi, til at bestemme, hvilke forskellige elementer, der udgør noget, og bruges også i astronomi til at få indsigt i både sammensætningen og hastigheden af astronomiske legemer.
Man kan dele spektroskopi i mange underdiscipliner, afhængigt af hvad der måles, og hvordan det måles. Nogle større opdelinger inkluderer massespektrometri, elektronspektroskopi, absorptionsspektroskopi, emissionsspektroskopi, røntgenspektroskopi og elektromagnetisk spektroskopi. Der er også mange andre typer spektroskopi, inklusive dem, der ser på lyd, når det spreder, eller elektriske felter.
I røntgenspektroskopi bombarderer for eksempel røntgenstråler et stof. Når de rammer det, bliver elektronerne i atomernes indre skaller ophidsede og derefter afspænde og udsender stråling. Denne stråling kommer ud ved forskellige frekvenser, afhængigt af atomet, og der er små variationer afhængigt af de kemiske bindinger, der er til stede. Dette betyder, at strålingen kan undersøges for at bestemme, hvilke elementer der er til stede, i hvilke mængder og hvilke kemiske bindinger der findes.
I astronomi kan spektroskopi bruges til at bestemme en lang række ting omkring stjerners sammensætning og andre himmellegemer. Dette skyldes, at lys er en bølge, og forskellige energier har forskellige bølgelængder. Disse forskellige bølgelængder korrelerer med forskellige farver, som kan observeres ved hjælp af teleskoper. Spektroskopi involverer at se på de forskellige farver og bruge det, der er kendt om energierne i forskellige processer og elementer, til at opbygge et kort over hvad der sker tusinder af millioner lysår væk.
Der er to hovedspektre af lys, der ses på i astronomisk spektroskopi: kontinuerlig og diskret. Et kontinuerligt spektrum har en lang række farver, der er relativt kontinuerlige. Et diskret spektrum har på den anden side visse pigge med meget lyse eller meget mørke linjer ved specifikke energier. Diskrete spektre, der har lyse pigge kaldes emissionsspektre, mens de med mørke pigge kaldes absorptionsspektre.
De kontinuerlige spektre udsendes af ting som stjerner såvel som ting på jorden som ild, dyr eller lyspærer. Da energi frigives over spektret af bølgelængder, forekommer den temmelig kontinuerlig, skønt der kan være toppe og truge inden for spektret. Ikke alt dette lys er naturligvis synligt for det blotte øje, meget af det findes i det infrarøde eller ultraviolette område.
Diskrete spektre er derimod normalt forårsaget af noget, der sker af et bestemt atom. Dette skyldes, at elektronskyer på grund af bestemte regler for kvantemekanik har en meget specifik energi, afhængigt af det tilknyttede atom. Hvert enkelt element har kun en håndfuld energiniveau, det kan have, og næsten alle kan let identificeres. På samme tid vil disse elementer altid vende tilbage til disse basale energiniveauer, så hvis de bliver ophidset på en eller anden måde, udsender de den ekstra energi som lys. Dette lys har den nøjagtige bølgelængde, som man kunne forvente for dette atom, hvilket tillader astronomer at se lystoppen og genkende, hvilke atomer der er involveret, hvilket hjælper med at låse hemmelighederne i universets sammensætning op.