Espectroscopio: definición, partes y usos

¿Qué es un espectroscopio?

Miras al cielo y ves el hermoso sol y las estrellas. ¿Sabías que puedes aprender más sobre la composición del sol y las estrellas usando un instrumento llamado espectroscopio? ¡Sí, ciertamente es posible! De hecho, este instrumento se puede utilizar para determinar la composición de otros elementos, como un planeta o incluso una bombilla.

Los espectroscopios son instrumentos que permiten a los científicos determinar la composición química de una fuente de luz visible. El espectroscopio separa los diferentes colores de luz para que los científicos puedan descubrir la composición de un objeto. Ahora, para comprender realmente cómo funciona este instrumento, debemos revisar los conceptos básicos de la luz blanca y su relación con el color.

Si nos centramos en la luz en general, veremos que consta de distintas longitudes de onda. Una longitud de onda es la distancia entre dos crestas o valles. Cada color de la luz corresponde a una longitud de onda. Nuestro amigo, la luz blanca, contiene todos los colores (o el espectro completo) de la luz visible. Ejemplos de luz blanca incluyen a nuestros amigos, el sol y las estrellas.

¿Qué sucede cuando toma un espectroscopio y lo coloca en presencia de luz blanca? ¡Gran pregunta! Cuando el espectroscopio entra en contacto con la luz blanca, divide o difracta la luz en todos sus colores. Esto hace que cada uno de los rayos de colores apunte en una dirección diferente, lo que le permite ver cada color como una única banda estrecha. Esta banda a menudo se ve como una línea oscura llamada línea de absorción.

Recuerde que un espectroscopio nos permite determinar la composición atómica de las fuentes de luz visible. Cuando un átomo se emociona o se alegra, emite luz. Esta emisión de luz corresponde a un espectro de firma que llamamos espectro atómico , que es un espectro formado por un grupo de líneas de colores que se forman cuando los átomos se excitan y emiten luz. Al comparar este espectro de firma con las líneas de absorción vistas por un espectroscopio, podemos aprender sobre la composición química de un objeto.

Digamos que tomamos el sol y decidimos estudiar su composición usando un espectroscopio. Determinamos el espectro del sol como se muestra en la ilustración.

Las líneas oscuras, o líneas de absorción, que vemos en el espectroscopio se pueden comparar con espectros atómicos conocidos. A partir de esta comparación, descubrimos que el sol contiene los átomos de hidrógeno, sodio y magnesio. Aunque es un ejemplo, puede ver que el espectroscopio puede ser bastante útil cuando surge la necesidad de aprender más sobre la composición química del material, como el del sol.

¿Cuáles son las diferentes formas en que un científico puede usar el espectroscopio para aprender sobre la composición de los materiales de la fuente de luz? Bueno, pueden aprender midiendo uno, o todos, de los siguientes:

• El color real de la luz que se observa claramente.
• El color de la luz que se refleja.
• El color de la luz que se absorbe

Ahora que hemos definido un espectroscopio y entendemos su importancia en la ciencia, echemos un vistazo a las diferentes partes que se utilizan para fabricar este instrumento.

Partes de un espectroscopio

Hay diferentes partes del espectroscopio, todas las cuales son necesarias para que el instrumento funcione correctamente. Aquí hay una ilustración que destaca las partes principales de un espectroscopio:

Hay tres partes principales en un espectroscopio: la rendija, la rejilla de difracción y el puerto de visualización. La rendija es la primera parte de un espectroscopio. Esta parte determina la cantidad de luz que ingresa al espectroscopio. El segundo componente de un espectroscopio es la rejilla de difracción . Esto determina tanto el rango de longitudes de onda de la luz como la resolución óptima o la nitidez de la imagen. Si entra demasiada luz en su espectroscopio (en una amplia gama de ángulos), puede resultar demasiado difícil determinar la longitud de onda. Además, es posible que no se pueda ver una sola banda de color. La última parte de un espectroscopio es el puerto de visualización . Esta es la abertura a la que puede ver la luz que se divide o difracta.

Usos de un espectroscopio

Puede que no sorprenda, dado nuestro ejemplo anterior sobre el sol, que el espectroscopio sea muy útil en astronomía. Puede encontrar un espectroscopio asociado a un telescopio cuando surja el deseo de aprender más sobre los átomos presentes en las estrellas, planetas o incluso en el espacio interestelar.

Los químicos también disfrutan trabajando con espectroscopios cuando se requiere la necesidad de determinar qué átomos están presentes en un material. Con solo calentar un material, pueden comprender su composición química examinando la llama con un espectroscopio. De hecho, este método se utilizó para descubrir algunos elementos que vemos hoy en nuestra tabla periódica.

A menor escala, ¿sabías que este instrumento también se utiliza para identificar piedras preciosas desconocidas? Cada piedra tiene su propio espectro de absorción característico. Cuando haces brillar la luz a través de una piedra, puedes analizar la luz emitida con un espectroscopio. Este análisis le permite identificar qué es la piedra comparando su espectro con un espectro de firma conocido.

Resumen de la lección

Los espectroscopios son instrumentos que utilizan las propiedades de la longitud de onda y la luz para investigar la composición de sustancias. Específicamente, el espectro atómico se utiliza para conocer la composición de un objeto. La luz blanca es el tipo de luz que ve un espectroscopio. Las diferentes fuentes de luz blanca incluyen las estrellas y el sol. Hay tres partes principales de un espectroscopio : una rendija, una rejilla de difracción y un puerto de visualización. Los astrónomos utilizan el espectroscopio para estudiar objetos, como la galaxia de las estrellas. Otro uso incluye la identificación de piedras preciosas desconocidas.