Espectroscopio
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Espectroscopio.Instrumento destinado al análisis de la luz con el cuál se puede obtener información sobre un gran número de fenómenos físicos o propiedades de los cuerpos, tienen utilidad en una gran diversidad de áreas, que incluyen desde la investigación teórica en química o Física Cuántica hasta la industria o la medicina.
Sumario
Orígen
Los primeros espectroscopios contenían prismas de vidrio para realizar la dispersión de las radiaciones luminosas, gracias a los diversos ángulos de refracción que presentan los diferentes colores (o longitudes de onda) de la luz blanca. También se emplearon para este mismo objetivo redes de difracción, otro fenómeno que permite la separación de las radiaciones que forman la luz blanca.
Se suele atribuir a los alemanes Robert Bunsen y Gustav Kirchhoff la creación del primer espectroscopio a mediados del siglo XIX. En realidad, varios autores realizaron instrumentos semejantes en períodos anteriores, incluyendo, en algunos casos, propuestas para el empleo de los espectros en el análisis químico.
A principios del siglo XIX, Joseph Von Fraunhofer (1787-1826) realizó importantes investigaciones sobre el espectro solar que le permitieron observar una serie de líneas negras que ahora llevan su nombre. Los estudios de Fraunhofer fueron el resultado de su interés por la obtención de luz homogénea para el correcto funcionamiento de sus instrumentos ópticos. También se impulsaron estudios sobre los espectros por parte de autores interesados en la nueva teoría ondulatoria de la luz o las propiedades de la chispa eléctrica.
La aplicación de los espectros al análisis químico contó con algunos pioneros como William Talbot(1800-1877) que, tras estudiar diversos espectros de llama, llegó a afirmar que "siempre que el prisma muestra que un rayo homogéneo de cualquier color existe en la llama, este rayo indica la formación o la presencia de un compuesto químico definido".
Estos intentos pioneros, sin embargo, tuvieron una limitada aplicación debido a problemas teóricos y prácticos: muchos espectros de llama parecían más complejos de lo que inicialmente se había pensado y las líneas de Fraunhofer seguían sin contar con una explicación aceptable. En los años cincuenta, diversos factores confluyeron para que se multiplicaran los estudios sobre espectros, tales como los realizados por William Swan, profesor de la Scottish Naval and Military Academy, que le condujeron a constatar la gran sensibilidad del análisis espectral, que permitía detectar cantidades muy pequeñas de ciertos elementos como el sodio. Todo ello, le permitió explicar la presencia generalizada de la línea D del sodio y remarcar la necesidad de trabajar con grandes precauciones respecto a la pureza de las muestras y las llamas empleadas. El mechero introducido por Bunsen en esos años permitió solucionar algunos de estos problemas.
Constitución
El espectroscopio consta de un prisma, un colimador y un telescopio cuya óptica es de diseño acromático, lo que permite una observación nítida de todo el espectro.
Dichos elementos se encuentran rígidamente unidos al cuerpo central, el que vincula ala base metálica mediante una columna de altura regulable.
En la parte inferior del cuerpo central se encuentra un dispositivo iluminador de escala.
Espectroscopio ECYT 12-810
- Prisma triangular equilátero de vidrio Flint (n=1.65)
- Colimador formado por una ranura fija (0.2mm) y un sistema de lentes acromáticos montados sobre tubo de aluminio de 25x100mm.
- Telescopio de observación,constituido por un objetivo acromático montado sobre el tubo de aluminio y objetivo montado sobre un tubo de bronce cromado con escala incluida.
- Cuerpo central o cilíndrico, de 90mm de diámetro, 50mm de espesor.
- Base soporte, rectangular 100x150mm, con sistema de freno para fijación de columna, de hierro fundido pintado.
- Columna cilíndrica de hierro cromado de 15x130mm.
- Iluminador de escala, con pantalla difusora
Principio de funcionamiento
Existen una gran diversidad de métodos y técnicas relacionadas con la espectroscopia por lo que existe un gran número de diseños de espectroscopios con características muy diferentes entre sí, de modo que resulta difícil reconocer la existencia de unos fundamentos teóricos comunes.
Los espectroscopios descomponen la luz incidente dispersándola en diferente radiaciones monocromáticas, esto permite la observación directa del espectro de un determinado elemento. La dispersión se puede realizar por refracción (espectroscopio de prisma) o por difracción (espectroscopio de red).
El espectroscopio de prisma está formado por una rendija por la que penetra la luz, un conjunto de lentes, un prisma y una lente ocular. La luz que va a ser analizada pasa primero por una lente colimadora, que produce un haz de luz estrecho y paralelo, y después por el prisma, que separa este haz en las distintas radiaciones monocromáticas (colores) que lo componen. Con la lente ocular se enfoca la imagen de la rendija. Las líneas espectrales que constituyen el espectro no son en realidad sino una serie de imágenes de la rendija.
Un proceso natural en el que se da esta situación es el arco iris que aparece en momentos de lluvia con presencia de luz solar suficiente, de modo que las gotas de agua actúan como pequeños prismas que separan las diferentes radiaciones.
El espectroscopio de red dispersa la luz utilizando una red de difracción en lugar de un prisma. Una red de difracción es una superficie especular de metal o vidrio sobre la que se han dibujado con un diamante muchas líneas paralelas muy finas. Tiene mayor poder de dispersión que un prisma, por lo que permite una observación más detallada de los espectros.
Tipos de Espectroscopios
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Espectroscopio diseñado por el fabricante francés Jules Duboscq |
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Espectrómetro que Anders Jonas Angstrom (1814-1874) empleó para el estudio del espectro del Sol aparecido en 1868. |
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Espectroscopio empleado en el Kew Observatory para el estudio del espectro solar |
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Espectroscopio de desviación constante fabricado por la empresa londinense Adam Hilger |
Enlaces Relacionados
- Ondas electromagnéticas
- Espectroscopia
- Longitud
- Espectrofotometría
- Espectro electromagnético
- Espectro de la luz
Enlaces Externos
- Facultad de Ingenieria Eléctríca, Universidad de Oriente
- Ministerio de la Informática y las Comunicaciones
- Unión internacional de telecomunicaciones
- The institute of electronics, information and communication engineering.
- IEEE communication society
Bibliografía
- Colectivo de Autores. Manual de Física nuclear, La Habana 1978.
- Steven A. Tretter , Communicaction System design Using DSP Algorithms. With Laboratory Experiments for the TMS320C30 . Aplications of Communication Theory. Series Editor: R.W. Lucky, Bellcore. Plenum Press. NY. (1995)
- José Ramón Bertomeu Sánchez, Instituto de Historia la Ciencia López Piñero, (Universitat de Valencia-CSIC)
