Optik spektroskopi, bir nesnenin nasıl yaydığı ve ışıkla etkileşime girdiğinin ölçülmesine dayanarak fiziksel nesnelerin özelliklerini incelemek için bir araçtır. Bir nesnenin kimyasal bileşimi, sıcaklığı ve hızı gibi özellikleri ölçmek için kullanılabilir. Tek başına veya kombinasyon halinde görünür, ultraviyole veya kızılötesi ışık içerir ve elektromanyetik spektroskopi olarak adlandırılan daha geniş bir spektroskopik teknik grubunun bir parçasıdır. Optik spektroskopi, kimya ve astronomi gibi modern bilimsel alanlarda önemli bir tekniktir.
Bir nesne fotonlar yayarak ya da yansıtarak görünür hale gelir ve bu fotonların dalga boyları sıcaklık gibi diğer niteliklerle birlikte nesnenin bileşimine bağlıdır. İnsan gözü, farklı dalga boylarının varlığını ve yokluğunu farklı renkler olarak algılar. Örneğin, 620 ila 750 nanometre dalga boyuna sahip fotonlar kırmızı olarak algılanır ve bu nedenle öncelikle bu aralıktaki fotonları yayan veya yansıtan bir nesne kırmızı görünür. Spektrometre denilen bir cihaz kullanılarak, ışık çok daha büyük bir hassasiyetle analiz edilebilir. Bu hassas ölçüm - farklı maddelerin farklı koşullar altında ürettiği, yansıttığı veya absorbe ettiği ışığın farklı özelliklerinin anlaşılmasıyla birlikte - optik spektroskopinin temelidir.
Farklı kimyasal elementler ve bileşikler, onları oluşturan atomlardaki ve moleküllerdeki kuantum mekanik farklılıklar nedeniyle fotonları yayma veya etkileşime girme şekillerine göre değişir. Işığın yansımasından, içinden geçilmesinden veya yayılmasından sonra bir spektrometre ile ölçülen ışık, spektral çizgiler olarak adlandırılan nesneye sahiptir. Bu çizgiler, belirli dalga boylarında alışılmadık derecede yüksek veya alışılmadık şekilde düşük sayıda fotonları belirten spektrumdaki ışık veya karanlığın keskin süreksizliğidir. Farklı maddeler onları tanımlamak için kullanılabilecek farklı spektral çizgiler üretir. Bu spektral çizgiler aynı zamanda nesnenin sıcaklığı ve hızı gibi faktörlerden de etkilenir, dolayısıyla bunları ölçmek için spektroskopi de kullanılabilir. Dalga boyuna ek olarak, ışığın yoğunluğu gibi diğer özellikleri de faydalı bilgiler sağlayabilir.
Optik spektroskopi çalışılana bağlı olarak birkaç farklı şekilde yapılabilir. Bireysel spektrometreler, elektromanyetik spektrumun spesifik, dar parçalarının hassas analizine odaklanan özel cihazlardır. Bu nedenle farklı uygulamalar için çok çeşitli tiplerde bulunurlar.
Absorpsiyon spektroskopisi olarak adlandırılan bir ana optik spektroskopi türü, bir maddenin geçişine izin verdiği fotonları ölçerek emdiği ışığın dalga boylarını belirlemeye dayanır. Işık özel olarak bu amaç için lambalar veya lazerler gibi ekipmanlarla üretilebilir veya yıldız ışığı gibi doğal bir kaynaktan gelebilir. En yaygın olarak hala geçmesine izin verirken ışıkla etkileşime girecek kadar dağınık olan gazlarla birlikte kullanılır. Absorpsiyon spektroskopisi kimyasalları tanımlamak için yararlıdır ve bir karışımdaki elementleri veya bileşikleri ayırt etmek için kullanılabilir.
Bu yöntem modern astronomide de son derece önemlidir ve genellikle gök cisimlerinin sıcaklık ve kimyasal bileşimlerini incelemek için kullanılır. Astronomik spektroskopi ayrıca uzak nesnelerin hızını Doppler etkisinden yararlanarak ölçer. Gözlemciye doğru hareket eden bir cisimden gelen ışık dalgalarının daha yüksek frekanslara sahip olduğu ve dolayısıyla gözlemciye göre istirahat halindeki bir cisimden gelen ışık dalgalarından daha düşük dalga boylarına sahip oldukları görülürken, uzaktaki bir cisimden gelen dalgaların daha düşük frekanslara sahip olduğu görülmektedir. Bu fenomenler sırasıyla mavi kaydırma ve kırmızıya kayma olarak adlandırılır, çünkü görünür ışık dalgasının frekansını yükseltmek onu spektrumun mavi / mor ucuna doğru hareket ettirirken frekansı düşürmek kırmızıya doğru hareket ettirir.
Optik spektroskopinin bir diğer önemli formuna emisyon spektroskopisi denir. Atomlar veya moleküller ışık veya ısı gibi bir dış enerji kaynağı tarafından uyarıldığında, temel durumlarına geri dönmeden önce enerji seviyesini geçici olarak arttırırlar. Uyarılan parçacıklar temel durumlarına döndüğünde, fazla enerjiyi fotonlar halinde salgılarlar. Emilimde olduğu gibi, farklı maddeler daha sonra ölçülebilen ve analiz edilebilen farklı dalga boylarında fotonlar yayar. Floresans spektroskopisi olarak adlandırılan bu tekniğin ortak bir formunda, analiz edilen süje ışıkla, genellikle ultraviyole ışıkla enerji verilir. Atomik emisyon spektroskopisinde yangın, elektrik veya plazma kullanılır.
Floresan spektroskopisi, biyolojik maddelere diğer yöntemlerden daha az zarar verdiğinden ve bazı organik moleküllerin doğal olarak floresan olduğu için biyoloji ve tıpta yaygın olarak kullanılır. Atomik absorpsiyon spektroskopisi kimyasal analizde kullanılır ve özellikle metallerin tespitinde etkilidir. Cevherlerdeki değerli mineralleri belirlemek, suç mahallerinden delilleri analiz etmek ve metalurji ve endüstride kalite kontrolünü sağlamak gibi amaçlar için farklı atomik absorpsiyon spektroskopisi türleri kullanılır.
