Espectrómetro

Para usos acústicos de los espectrógrafos de ondas sonoras, ver más abajo.

  El Espectrómetro es un aparato capaz de analizar el espectro característico de un movimiento ondulatorio. Se aplica a variados instrumentos que operan sobre un amplio campo de longitudes de onda.

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Espectroscopios

Un espectrómetro óptico o espectroscopio, es un instrumento que sirve para medir las propiedades de la luz en una determinada porción del espectro electromagnético. La variable que se mide generalmente es la intensidad de la luz pero se puede medir también el estado de polarización, por ejemplo. La variable independiente suele ser la longitud de onda de la luz, generalmente expresada en submúltiplos del metro, aunque alguna vez pueda ser expresada en cualquier unidad directamente proporcional a la energía del fotón, como la frecuencia o los electrón-voltios, que mantienen un relación inversa con la longitud de onda. Se utilizan espectrómetros en espectroscopía para producir líneas espectrales y medir sus longitudes de onda e intensidades.

En general, un instrumento concreto sólo operará sobre una pequeña porción de éste campo total, debido a las diferentes técnicas necesarias para medir distintas porciones del espectro. Por debajo de las frecuencias ópticas (es decir, microondas, radio y audio), el analizador de espectro es un dispositivo electrónico muy parecido.

Los espectrómetros conocidos con el nombre de espectroscopios se utilizan en el análisis espectroscópico para identificar materiales. El espectroscopio fue inventado por Gustav Kirchhoff y Robert Wilhelm Bunsen. Se usan espectroscopios en astronomía y en algunas ramas de la química. Los primeros espectroscopios eran un simple prisma con graduaciones que marcaban las distintas longitudes de onda de la luz. Los espectroscopios modernos suelen utilizar una rejilla de difracción, ranuras móviles, y algún tipo de fotodetector, todo ello automatizado y controlado por un ordenador.

Cuando se calienta un material hasta la incandescencia emite una luz cuyo espectro depende de la configuración atómica del material. Cada grupo de frecuencias de luz hace aparecer bandas claramente definidas en la escala que son su huella característica (algo así como las huellas digitales de los humanos). Por ejemplo, el sodio tiene una banda doble amarilla muy característica conocida como las líneas-D del sodio a 588,9950 y 589,5924 nanómetros, y cuyo color le resultará familiar a quien haya visto una lámpara de vapor de sodio de baja presión.

En el diseño original del espectroscopio del siglo XIX, la luz atravesaba una rendija y una lente colimadora transformaba la luz en un un haz de rayos paralelos. La luz pasaba entonces a través de un prisma que refractaba el haz en un espectro, debido a que las distintas longitudes de onda se refractaban de diferente manera por la dispersión. Esta imagen se puede ver a través de un tubo con una escala superpuesta sobre la imagen espectral, permitiendo su lectura directa.

Con el desarrollo de la película fotográfica, pudieron diseñarse espectrógrafos más precisos. Se basaban en el mismo principio que el espectroscopio, pero tenían una cámara en lugar de un tubo para mirar. En los últimos años, los circuitos electrónicos construidos junto al tubo fotomultiplicador han sustituido a la cámara, permitiendo el análisis espectrográfico en tiempo real con mucha más precisión. También se utilizan hileras de fotosensores en lugar de películas fotográficas. Dicho análisis espectral, o espectroscopia, se ha convertido en una importante herramienta científica para analizar la composición de materiales desconocidos y para el estudio de fenómenos astronómicos y probar teorías astronómicas.

Espectrógrafos

Un espectrógrafo es un instrumento capaz de expresar una forma de onda en un gráfico. Hay varios tipos de espectrógrafos, dependiendo de la naturaleza de las ondas. La gráfica resultante de un espectrógrafo se llama espectrograma, aunque es frecuente referirse a ella simplemente como espectro.

Usos ópticos

En óptica, un espectrógrafo separa la luz que le llega de acuerdo a su longitud de onda y registra el espectro electromagnético en un detector. Es un tipo de espectrómetro y ha sustituido al espectroscopio en aplicaciones científicas.

En astronomía se utilizan espectrografos muy frecuentemente. Se instalan en el foco de un telescopio que puede estar situado en un observatorio terrestre o en una nave espacial.

Los primeros espectrógrafos usaban papel fotográfico como detector. La clasificación estelar y el descubrimiento de la secuencia principal, la ley de Hubble y la secuencia de Hubble fueron posibles gracias a los espectrógrafos que utilizaban papel fotográfico.

Los espectrógrafos más recientes utilizan detectores electrónicos, como CCD que pueden utilizarse tanto para luz visible como para ultravioleta. La elección exacta del detector depende de las longitudes de onda que se quieran registrar.

Usos acústicos

En acústica, un espectrógrafo convierte una onda sonora en un espectrograma de sonido. El primer espectrógrafo acústico fue desarrolllado durante la 2ª Guerra Mundial en los Bell Telephone Laboratories, y se utilizó ampliamente en ciencias del habla, fonética acústica e investigación audiológica, antes de ser finalmente sustituido por técnicas de procesamiento digital de señal.

Véase también

• Espectroscopia
• Espectrómetro de Fourier
• Espectrómetro de masa
• Espectroscopia de resonancia magnética nuclear
• Monocromador
• Colorímetro

Enlaces externos

• Espectroscopia Astronómica