Espectroscópio

Definição de espectroscópio

O Espectroscópio é um dispositivo óptico para produzir e observar um espectro de luz ou radiação de qualquer fonte, consistindo essencialmente em uma fenda através da qual passa a radiação, uma lente colimadora e um prisma Amici.

1) Um dispositivo usado para separar a luz em suas cores componentes; diferentes elementos podem ser identificados pelas diferentes cores encontradas nesta fonte de luz.

2) Um espectroscópio é um dispositivo que nos permite descobrir o que são feitas. Ele funciona através da tomada de luz e dividindo-se em suas cores componentes.

Elementos diferentes criam cores diferentes quando brilham. Nós podemos fazer objetos e gases brilhar, aquecendo-os em uma chama ou passando eletricidade através deles.

O espectroscópio expande as cores da luz, e podemos identificar os elementos pelas brilhantes linhas que vemos no espectroscópio.

O que é um Espectroscópio?

Um espectroscópio é um instrumento científico que divide a luz em seus diferentes comprimentos de onda, que os humanos vêem como cores diferentes.

Violeta tem o comprimento de onda mais curto que as pessoas podem ver e vermelho o mais longo.

Este instrumento também pode identificar os comprimentos de onda que os humanos não podem ver, como a radiação infravermelha e ultravioleta.

A luz normalmente contém uma mistura de diferentes comprimentos de onda.

Ao estudar isso, os cientistas podem encontrar informações úteis, como os elementos químicos presentes na fonte da luz.

Os espectroscópios são amplamente utilizados em astronomia, química e outras áreas.

Tipos de espectroscópio e como eles funcionam

Joseph von Fraunhofer, um óptico alemão, inventou o espectroscópio em 1814.

Em sua forma inicial, usou uma lente para focar a luz entrante e um prisma para dividir a luz pela refração.

Mais tarde, no entanto, Fraunhofer substituiu o prisma por um dispositivo que consiste em uma série de fendas estreitas e paralelas conhecidas como uma grade de difração. Isso espalhou os diferentes comprimentos de onda da luz por diferentes quantidades e teve a vantagem de permitir que o observador realmente medisse os comprimentos de onda, o que não era possível usando um prisma. Fraunhofer usou seus espectroscópios para estudar a luz de uma variedade de fontes, incluindo chamas, materiais quentes e o Sol, planetas e estrelas.

Os espectroscópios modernos vêm em vários tipos, dependendo da sua finalidade. Um dispositivo de mão simples usa uma pequena grade de difração ou prisma e é facilmente portátil. É projetado para uso no campo, e pode ser usado para identificar gemas e minerais, por exemplo. Na astronomia, um espectroscópio normalmente seria usado com um telescópio para analisar a luz de objetos distantes e fracos; Esses instrumentos tendem a ser pesados e volumosos.

Existem outros instrumentos que fazem o mesmo trabalho como um espectroscópio e trabalham com o mesmo princípio. Estes diferem principalmente na forma como o espectro é gravado. Um espectrômetro moderno produz uma imagem digital do espectro, enquanto um espectrofotômetro o registra eletronicamente, e um espectrógrafo é um nome mais geral para um instrumento que produz e registra um espectro. Estes termos são usados às vezes indiferentemente e o “espectroscópio” pode descrever qualquer um deles.

Alguns dispositivos podem produzir espectros para a radiação eletromagnética com comprimentos de onda além dos limites da luz visível. Uma vez que esta radiação não pode ser observada diretamente, os espectros precisam ser gravados por detectores especiais. Estes são usados para estudar radiação infravermelha e ultravioleta.

Um espectroscópio infravermelho pode usar um monocromador ajustável para isolar cada comprimento de onda de interesse por sua vez ou, mais comumente, um interferômetro. Isso divide a radiação recebida em duas vigas. Um espelho móvel varia o comprimento de um feixe de modo que quando eles são reunidos, eles produzem um padrão de interferência. A análise do padrão revela os diferentes comprimentos de onda presentes. O método do interferômetro tem a vantagem de detectar todos os comprimentos de onda em uma passagem.

Tipos de Espectro

Substâncias que emitem luz produzem um espectro de emissão. Os sólidos quentes e brilhantes – como o metal branco-quente – emitem luz em todos os comprimentos de onda e produzem um espectro contínuo, onde as cores se fundem umas nas outras. Gases muito quentes, por outro lado, produzem um espectro de linha, que consiste em linhas coloridas contra um fundo escuro. Isso ocorre porque eles emitem luz apenas em certos comprimentos de onda, dependendo dos elementos químicos que estão presentes.

Cada elemento tem seu próprio padrão de linhas. O sódio, por exemplo, produz linhas fortes na parte amarela do espectro. Isso pode ser visto com aspersão de sal (cloreto de sódio) em uma chama, dando-lhe uma cor amarela distintiva.

Um espectro de absorção é produzido quando a luz em determinados comprimentos de onda é absorvida por um gás ou líquido através do qual ele passa. Cada elemento químico absorve apenas certos comprimentos de onda específicos – os mesmos que ele emite como um gás quente – e, portanto, os espectros de absorção também podem ser usados para identificar elementos. Um espectro de absorção consiste em linhas escuras contra o fundo brilhante de um espectro contínuo.

O Sol produz um espectro contínuo com um número de linhas de absorção escuros. O processo de fusão nuclear no núcleo do Sol libera luz em muitos comprimentos de onda, mas alguns deles são absorvidos por vários elementos à medida que a luz viaja para a superfície, produzindo as linhas escuras. Os cientistas conseguiram determinar a composição química do Sol desta forma. O hélio elemento, que nunca tinha sido visto na Terra, foi identificado pela primeira vez por suas linhas de absorção no espectro do Sol.

Um exemplo inicial de um espectroscópio

Espectroscopia em Astronomia

Os astrônomos usam espectroscópios para descobrir quais elementos estão presentes nas estrelas, nas atmosferas dos planetas e no espaço interestelar. As estrelas foram consideradas diferentes na composição e podem ser classificadas de acordo com seus espectros.

Os espectroscópios permitiram que os pesquisadores descobrissem quais elementos estão presentes nas atmosferas dos outros planetas no sistema solar. Os astrônomos podem analisar as atmosferas de exoplanetas orbitando outras estrelas; se o oxigênio fosse descoberto, isso seria uma forte indicação da vida.

O exame da luz de outras galáxias revelou que, na maioria dos casos, as linhas espectrais dos elementos são deslocadas em direção ao comprimento de onda mais longo, final vermelho do espectro, um fenômeno conhecido como redshift. As galáxias mais distantes mostram os maiores redshifts, e a maioria dos astrônomos acredita que isso ocorre porque o universo está se expandindo. À medida que o espaço entre dois objetos aumenta, a luz que circula entre eles é esticada, resultando em longos comprimentos de onda.

Os espectros de objetos muito distantes, a bilhões de anos-luz, são deslocados para além do alcance da luz visível e na região infravermelha. Por este motivo, a espectroscopia infravermelha deve ser usada para analisá-los. As moléculas produzem radiação infravermelha em comprimentos de onda característicos quando vibram ou rodam. Este método pode, portanto, ser usado para identificar as moléculas presentes em nuvens de gás flutuando no espaço interestelar. Os astrônomos descobriram água, metano e amônia em nuvens de gás dessa maneira.

Espectroscopia em Química

Na química, os espectroscópios podem identificar os elementos presentes em uma amostra de material. Aquecer a amostra fortemente, como em uma chama, transforma-a em um gás quente e incandescente que produz um espectro de linha de emissão. Os químicos podem examinar isso para identificar os elementos.

Este método levou à descoberta de muitos dos elementos na tabela periódica. Alternativamente, a espectroscopia pode capturar o espectro de absorção de um líquido quando uma luz é iluminada através dele.

Os químicos podem usar espectroscopia para identificar compostos químicos, bem como elementos. A espectroscopia infravermelha é particularmente útil a este respeito e é freqüentemente usada em química orgânica, bioquímica e química forense.

Tipos de espectroscópios

Os espectroscópios vêm em uma variedade de tipos.

Um dos tipos mais comuns é um dispositivo portátil que é utilizável no campo. Este tipo de espectroscópio usa um pequeno prisma ou rede de difracção e é útil para identificar minerais e pedras preciosas.

Outro tipo de espectroscópio é o tipo de astronomia, que é necessário analisar a luz de objetos distantes. Esse tipo de espectroscópio é muitas vezes volumoso e pesado. Na maioria das vezes, esse tipo de espectroscópio requer um telescópio.

Também existem espectroscópios que podem analisar variações ultravioleta e infravermelha. Esses espectroscópios são capazes de criar espectros com comprimentos de onda que vão além dos limites da luz visível para o olho humano.

Outros tipos de espectroscópios incluem espectroscópios fluorescentes, espectroscópios de emissão atômica e espectroscópios de emissão de plasma.

Usos de espectroscópios

Duas das ciências que usam espectroscópios regularmente são astronomia e química. O uso deste instrumento contribuiu significativamente para o estudo de estrelas e compostos químicos.

A história dos espectroscópios

Embora os antigos romanos estivessem familiarizados com o conceito de prisma que pode gerar um arco-íris de cores, os primeiros espectroscópios não apareceram até o século XVII.

Isaac Newton foi o primeiro a usar a palavra “espectro” para definir a combinação de sete cores que resultam em luz branca.

No século XIX, o óptico alemão Joseph von Fraunhofer inventou o primeiro espectroscópio moderno.

No século 20, os espectroscópios contribuíram significativamente para o progresso da mecânica quântica.

Fonte: www.chemistry-dictionary.com/www.dictionary.com/www.wisegeek.org