Che cos'è la spettroscopia?
La spettroscopia è lo studio della luce che si rompe nei suoi colori costituenti. Esaminando questi diversi colori, è possibile determinare un numero qualsiasi di proprietà dell'oggetto da studiare, poiché i colori della luce riflettono gli stati energetici. Più tecnicamente, la spettroscopia esamina l'interazione tra qualsiasi materia e radiazione. Viene utilizzato per analizzare i composti in chimica, per determinare quali elementi diversi compongono qualcosa, e viene anche utilizzato in astronomia per ottenere informazioni sulla composizione e sulle velocità dei corpi astronomici.
Si può dividere la spettroscopia in molte sotto-discipline, a seconda di ciò che viene misurato e di come viene misurato. Alcune divisioni principali includono la spettrometria di massa, la spettroscopia elettronica, la spettroscopia di assorbimento, la spettroscopia di emissione, la spettroscopia di raggi X e la spettroscopia elettromagnetica. Esistono anche molti altri tipi di spettroscopia, inclusi quelli che guardano il suono mentre si diffonde o campi elettrici.
Nella spettroscopia a raggi X, ad esempio, i raggi X bombardano una sostanza. Quando lo colpiscono, gli elettroni nei gusci interni degli atomi vengono eccitati, quindi si diseccitano, emettendo radiazioni. Questa radiazione esce a frequenze diverse, a seconda dell'atomo, e ci sono lievi variazioni a seconda dei legami chimici presenti. Ciò significa che la radiazione può essere esaminata per determinare quali elementi sono presenti, in quali quantità e quali legami chimici esistono.
In astronomia, la spettroscopia può essere utilizzata per determinare una vasta gamma di cose sulla composizione delle stelle e di altri corpi celesti. Questo perché la luce è un'onda e energie diverse hanno lunghezze d'onda diverse. Queste diverse lunghezze d'onda sono correlate a diversi colori, che possono essere osservati usando i telescopi. La spettroscopia implica guardare i diversi colori e usare ciò che è noto sulle energie di diversi processi ed elementi per costruire una mappa di ciò che sta accadendo a migliaia di milioni di anni luce di distanza.
Esistono due spettri principali di luce che vengono osservati nella spettroscopia astronomica: continua e discreta. Uno spettro continuo ha una vasta gamma di colori che sono relativamente continui. Uno spettro discreto, d'altra parte, ha alcuni picchi di linee molto luminose o molto scure a energie specifiche. Gli spettri discreti che hanno picchi luminosi sono chiamati spettri di emissione, mentre quelli con punte scure sono chiamati spettri di assorbimento.
Gli spettri continui sono emessi da cose come stelle, così come cose sulla terra come fuochi, animali o lampadine. Poiché l'energia viene rilasciata attraverso lo spettro delle lunghezze d'onda, sembra piuttosto continua, sebbene possano esserci picchi e depressioni all'interno dello spettro. Non tutta questa luce, ovviamente, è visibile ad occhio nudo, gran parte di essa esiste nel raggio infrarosso o ultravioletto.
Spettri discreti, d'altra parte, di solito sono causati da qualcosa che accade da un particolare atomo. Questo perché, a causa di alcune regole della meccanica quantistica, le nuvole di elettroni hanno un'energia molto specifica, a seconda dell'atomo associato. Ogni singolo elemento ha solo una manciata di livelli di energia che può avere e quasi tutti sono facilmente identificabili. Allo stesso tempo, questi elementi vogliono sempre tornare a questi livelli di energia di base, quindi se si eccitano in qualche modo, emettono l'energia extra come luce. Quella luce ha la lunghezza d'onda esatta che ci si aspetterebbe da quell'atomo, permettendo agli astronomi di vedere il picco di luce e riconoscere quali atomi sono coinvolti, aiutando a svelare i segreti della composizione dell'universo.