¿Qué es la espectroscopía óptica?

La espectroscopía óptica es un medio para estudiar las propiedades de los objetos físicos basados ​​en la medición de cómo un objeto emite e interactúa con la luz. Se puede usar para medir atributos como la composición química de un objeto, la temperatura y la velocidad. Implica luz visible, ultravioleta o infrarroja, sola o en combinación, y es parte de un grupo más grande de técnicas espectroscópicas llamadas espectroscopía electromagnética. La espectroscopía óptica es una técnica importante en los campos científicos modernos como la química y la astronomía.

Un objeto se hace visible al emitir o reflejar fotones, y las longitudes de onda de estos fotones dependen de la composición del objeto, junto con otros atributos como la temperatura. El ojo humano percibe la presencia y ausencia de diferentes longitudes de onda como diferentes colores. Por ejemplo, los fotones con una longitud de onda de 620 a 750 nanómetros se perciben como rojos, por lo que un objeto que emite o refleja principalmente fotones en ese rango se ve rojo. Usando un dispositivollamado espectrómetro, la luz se puede analizar con una precisión mucho mayor. Esta medición precisa, combinada con una comprensión de las diferentes propiedades de la luz que las diferentes sustancias producen, reflejan o absorben en diversas condiciones, es la base de la espectroscopía óptica.

diferentes elementos y compuestos químicos varían en cómo emiten o interactúan con los fotones debido a las diferencias mecánicas cuánticas en los átomos y las moléculas que los componen. La luz medida por un espectrómetro después de que la luz se haya reflejado, pasada o emitida por el objeto que se estudia tiene lo que se llama líneas espectrales. Estas líneas son discontinuidades agudas de la luz u oscuridad en el espectro que indican números inusualmente altos o inusualmente bajos de fotones de longitudes de onda particulares. Las diferentes sustancias producen líneas espectrales distintivas que pueden usarse para identificarlas. Estos SPLas líneas Ectral también se ven afectadas por factores como la temperatura y la velocidad del objeto, por lo que la espectroscopía también se puede usar para medirlos también. Además de la longitud de onda, otras características de la luz, como su intensidad, también pueden proporcionar información útil.

La espectroscopía óptica se puede hacer de varias maneras diferentes, dependiendo de lo que se esté estudiando. Los espectrómetros individuales son dispositivos especializados que se centran en el análisis preciso de partes específicas y estrechas del espectro electromagnético. Por lo tanto, existen en una amplia variedad de tipos para diferentes aplicaciones.

Un tipo principal de espectroscopía óptica, llamada espectroscopía de absorción, se basa en identificar qué longitudes de onda de luz se absorbe una sustancia midiendo los fotones que permite pasar. La luz se puede producir específicamente para este propósito con equipos como lámparas o láseres o puede provenir de una fuente natural, como la luz de las estrellas. Se usa más comúnmente con gases, que son difusos enoUgh interactuar con la luz mientras aún permite que pase. La espectroscopía de absorción es útil para identificar productos químicos y puede usarse para diferenciar elementos o compuestos en una mezcla.

Este método también es extremadamente importante en la astronomía moderna y a menudo se usa para estudiar la temperatura y la composición química de los objetos celestiales. La espectroscopía astronómica también mide la velocidad de los objetos distantes aprovechando el efecto Doppler. Las ondas de luz de un objeto que se mueve hacia el observador parecen tener frecuencias más altas y, por lo tanto, longitudes de onda más bajas que las ondas de luz de un objeto en reposo en relación con el observador, mientras que las ondas de un objeto que se mueven parecen tener frecuencias más bajas. Estos fenómenos se denominan desplazamiento de blues y rojo, respectivamente, porque elevar la frecuencia de una ola de luz visible lo mueve hacia el extremo azul/violeta del espectro, al tiempo que baja la frecuencia lo mueve hacia el rojo.

otra forma importantede espectroscopía óptica se llama espectroscopía de emisiones. Cuando los átomos o moléculas son excitadas por una fuente de energía externa como la luz o el calor, aumentan temporalmente en el nivel de energía antes de volver a su estado fundamental. Cuando las partículas excitadas regresan a su estado fundamental, liberan el exceso de energía en forma de fotones. Como es el caso con la absorción, diferentes sustancias emiten fotones de diferentes longitudes de onda que luego se pueden medir y analizar. En una forma común de esta técnica, llamada espectroscopía de fluorescencia, el sujeto que se analiza se energiza con luz, generalmente luz ultravioleta. En la espectroscopía de emisiones atómicas, se usa fuego, electricidad o plasma.

La espectroscopía de fluorescencia

se usa comúnmente en biología y medicina, ya que es menos dañino para los materiales biológicos que otros métodos y porque algunas moléculas orgánicas son naturalmente fluorescentes. La espectroscopía de absorción atómica se usa en el análisis químico y es particularmente efectiva para Detecmetales ting. Se utilizan diferentes tipos de espectroscopía de absorción atómica para fines como identificar minerales valiosos en minerales, analizar evidencia de escenas del crimen y mantener el control de calidad en la metalurgia y la industria.