O que é espectroscopia óptica?

A espectroscopia óptica é um meio de estudar as propriedades dos objetos físicos com base na medição de como um objeto emite e interage com a luz. Pode ser usado para medir atributos como composição química de um objeto, temperatura e velocidade. Envolve luz visível, ultravioleta ou infravermelha, sozinha ou em combinação, e faz parte de um grupo maior de técnicas espectroscópicas chamadas espectroscopia eletromagnética. A espectroscopia óptica é uma técnica importante em campos científicos modernos, como química e astronomia. O olho humano percebe a presença e ausência de diferentes comprimentos de onda como cores diferentes. Por exemplo, fótons com comprimento de onda de 620 a 750 nanômetros são percebidos como vermelhos e, portanto, um objeto que emite principalmente ou reflete fótons nesse intervalo parece vermelho. Usando um dispositivoChamado um espectrômetro, a luz pode ser analisada com muito maior precisão. Essa medição precisa - combinada com uma compreensão das diferentes propriedades da luz que diferentes substâncias produzem, refletem ou absorvem sob várias condições - é a base da espectroscopia óptica.

Diferentes elementos químicos e compostos variam na maneira como emitem ou interagem com fótons devido a diferenças mecânicas quânticas nos átomos e moléculas que os compõem. A luz medida por um espectrômetro depois que a luz foi refletida, passada ou emitida pelo objeto que está sendo estudado tem o que é chamado de linhas espectrais. Essas linhas são nítidas descontinuidades de luz ou escuridão no espectro que indicam um número incomumente alto ou incomumente baixo de fótons de comprimentos de onda específicos. Diferentes substâncias produzem linhas espectrais distintas que podem ser usadas para identificá -las. Estes spAs linhas ectrais também são afetadas por fatores como a temperatura e a velocidade do objeto, portanto, a espectroscopia também pode ser usada para medi -las também. Além do comprimento de onda, outras características da luz, como sua intensidade, também podem fornecer informações úteis.

A espectroscopia óptica pode ser feita de várias maneiras diferentes, dependendo do que está sendo estudado. Espectrômetros individuais são dispositivos especializados que se concentram na análise precisa de partes específicas e estreitas do espectro eletromagnético. Eles, portanto, existem em uma ampla variedade de tipos para diferentes aplicações.

Um tipo importante de espectroscopia óptica, chamada espectroscopia de absorção, baseia -se na identificação de quais comprimentos de onda de luz uma substância absorve medindo os fótons que permite passar. A luz pode ser produzida especificamente para esse fim com equipamentos como lâmpadas ou lasers ou pode vir de uma fonte natural, como a Starlight. É mais comumente usado com gases, que são difusos enoUgh para interagir com a luz enquanto ainda permite que ela passe. A espectroscopia de absorção é útil para identificar produtos químicos e pode ser usada para diferenciar elementos ou compostos em uma mistura.

Esse método também é extremamente importante na astronomia moderna e é frequentemente usado para estudar a temperatura e a composição química dos objetos celestes. A espectroscopia astronômica também mede a velocidade de objetos distantes, aproveitando o efeito Doppler. Ondas de luz de um objeto que está se movendo em direção ao observador parecem ter frequências mais altas e, portanto, comprimentos de onda mais baixos do que as ondas de luz de um objeto em repouso em relação ao observador, enquanto as ondas de um objeto que estão se afastando parecem ter frequências mais baixas. Esses fenômenos são chamados Blueshift e Redshift, respectivamente, porque elevando a frequência de uma onda de luz visível o move em direção à extremidade azul/violeta do espectro, enquanto abaixa a frequência que o move em direção a vermelho.

Outra forma importantede espectroscopia óptica é chamada espectroscopia de emissões. Quando átomos ou moléculas são excitados por uma fonte de energia externa, como luz ou calor, eles aumentam temporariamente no nível de energia antes de voltar ao seu estado fundamental. Quando as partículas excitadas retornam ao seu estado fundamental, elas liberam o excesso de energia na forma de fótons. Como é o caso da absorção, diferentes substâncias emitem fótons de diferentes comprimentos de onda que podem ser medidos e analisados. Em uma forma comum dessa técnica, chamada espectroscopia de fluorescência, o sujeito que está sendo analisado é energizado com luz, geralmente luz ultravioleta. Na espectroscopia de emissões atômicas, incêndio, eletricidade ou plasma é usado.

A espectroscopia de fluorescência

é comumente usada em biologia e medicina, pois é menos prejudicial para os materiais biológicos do que outros métodos e porque algumas moléculas orgânicas são naturalmente fluorescentes. A espectroscopia de absorção atômica é usada em análise química e é particularmente eficaz para o Detecmetais ting. Diferentes tipos de espectroscopia de absorção atômica são usados ​​para fins, como identificar minerais valiosos em minérios, analisar evidências de cenas de crime e manter o controle de qualidade em metalurgia e indústria.