Qu'est-ce que la spectroscopie optique?

La spectroscopie optique est un moyen d'étudier les propriétés des objets physiques en fonction de la mesure de la façon dont un objet émet et interagit avec la lumière.Il peut être utilisé pour mesurer les attributs tels qu'une composition chimique, une température et une vitesse des objets.Il implique une lumière visible, ultraviolette ou infrarouge, seule ou en combinaison, et fait partie d'un plus grand groupe de techniques spectroscopiques appelé spectroscopie électromagnétique.La spectroscopie optique est une technique importante dans les domaines scientifiques modernes tels que la chimie et l'astronomie.

Un objet devient visible en émettant ou en reflétant les photons, et les longueurs d'onde de ces photons dépendent de la composition des objets, ainsi que d'autres attributs tels que la température.L'œil humain perçoit la présence et l'absence de différentes longueurs d'onde en différentes couleurs.Par exemple, les photons avec une longueur d'onde de 620 à 750 nanomètres sont perçus comme rouges, et donc un objet qui émet ou reflète principalement les photons dans cette plage semble rouge.À l'aide d'un appareil appelé spectromètre, la lumière peut être analysée avec une précision beaucoup plus grande.Cette mesure précise mdash; combinée à une compréhension des différentes propriétés de la lumière que différentes substances produisent, réfléchissent ou absorbent dans diverses conditions et mdash;En raison des différences mécaniques quantiques dans les atomes et les molécules qui les composent.La lumière mesurée par un spectromètre après que la lumière a été réfléchie, passée ou émise par l'objet étudié a ce qu'on appelle les lignes spectrales.Ces lignes sont de pointes discontinuités de la lumière ou de l'obscurité dans le spectre qui indiquent un nombre inhabituellement élevé ou inhabituellement faible de photons de longueurs d'onde particulières.Différentes substances produisent des lignes spectrales distinctes qui peuvent être utilisées pour les identifier.Ces lignes spectrales sont également affectées par des facteurs tels que la température et la vitesse des objets, de sorte que la spectroscopie peut également être utilisée pour les mesurer également.En plus de la longueur d'onde, d'autres caractéristiques de la lumière, comme son intensité, peuvent également fournir des informations utiles.

La spectroscopie optique peut être effectuée de plusieurs manières différentes, selon ce qui est étudié.Les spectromètres individuels sont des dispositifs spécialisés qui se concentrent sur une analyse précise de parties spécifiques et étroites du spectre électromagnétique.Ils existent donc dans une grande variété de types pour différentes applications.

Un type majeur de spectroscopie optique, appelé spectroscopie d'absorption, est basé sur l'identification des longueurs d'onde de la lumière qu'une substance absorbe en mesurant les photons qu'elle permet de traverser.La lumière peut être produite spécifiquement à cet effet avec des équipements tels que des lampes ou des lasers ou peut provenir d'une source naturelle, comme Starlight.Il est le plus souvent utilisé avec des gaz, qui sont suffisamment diffus pour interagir avec la lumière tout en lui permettant de passer.La spectroscopie d'absorption est utile pour identifier les produits chimiques et peut être utilisé pour différencier les éléments ou les composés dans un mélange.

Cette méthode est également extrêmement importante dans l'astronomie moderne et est souvent utilisée pour étudier la température et la composition chimique des objets célestes.La spectroscopie astronomique mesure également la vitesse des objets distants en tirant parti de l'effet Doppler.Les ondes légères d'un objet qui se dirige vers l'observateur semblent avoir des fréquences plus élevées et donc des longueurs d'onde plus faibles que les ondes légères d'un objet au repos par rapport à l'observateur, tandis que les ondes d'un objet qui s'éloigne semblent avoir des fréquences plus basses.Ces phénomènes sont appelés Blueshift et Redshift, respectivement, car élever la fréquence d'une vague de lumière visible le déplace vers l'extrémité bleue / violet du spectre, tandis que l'abaissement de la fréquence le déplace vers le rouge.

Une autre forme importante de spectre optiqueLa roscopie est appelée spectroscopie d'émissions.Lorsque les atomes ou les molécules sont excités par une source d'énergie extérieure telle que la lumière ou la chaleur, elles augmentent temporairement du niveau d'énergie avant de revenir à leur état fondamental.Lorsque les particules excitées reviennent à leur état fondamental, ils libèrent l'excès d'énergie sous forme de photons.Comme c'est le cas avec l'absorption, différentes substances émettent des photons de différentes longueurs d'onde qui peuvent ensuite être mesurées et analysées.Dans une forme commune de cette technique, appelée spectroscopie de fluorescence, le sujet en cours d'analyse est sous tension avec la lumière, généralement une lumière ultraviolette.Dans les émissions atomiques, la spectroscopie, le feu, l'électricité ou le plasma sont utilisés.

La spectroscopie de fluorescence est couramment utilisée en biologie et en médecine, car elle est moins dommageable pour les matériaux biologiques que les autres méthodes et parce que certaines molécules organiques sont naturellement fluorescentes.La spectroscopie d'absorption atomique est utilisée dans l'analyse chimique et est particulièrement efficace pour détecter les métaux.Différents types de spectroscopie d'absorption atomique sont utilisés à des fins telles que l'identification des minéraux précieux dans les minerais, l'analyse des preuves des scènes de crime et le maintien du contrôle de la qualité de la métallurgie et de l'industrie.