Cos'è la spettroscopia ottica?

La spettroscopia ottica è un mezzo per studiare le proprietà degli oggetti fisici basati sulla misurazione di come un oggetto emette e interagisce con la luce.Può essere usato per misurare gli attributi come una composizione chimica, temperatura e velocità di oggetti.Implica la luce visibile, ultravioletta o infrarossa, da solo o in combinazione, e fa parte di un gruppo più ampio di tecniche spettroscopiche chiamate spettroscopia elettromagnetica.La spettroscopia ottica è una tecnica importante nei moderni campi scientifici come la chimica e l'astronomia.

Un oggetto diventa visibile emettendo o riflettendo i fotoni e le lunghezze d'onda di questi fotoni dipendono dalla composizione degli oggetti, insieme ad altri attributi come la temperatura.L'occhio umano percepisce la presenza e l'assenza di diverse lunghezze d'onda come colori diversi.Ad esempio, i fotoni con una lunghezza d'onda da 620 a 750 nanometri sono percepiti come rossi e quindi un oggetto che emette principalmente o riflette i fotoni in quella gamma sembra rosso.Utilizzando un dispositivo chiamato spettrometro, la luce può essere analizzata con precisione molto maggiore.Questa misurazione precisa mdash; combinata con una comprensione delle diverse proprietà della luce che diverse sostanze producono, riflettono o assorbono in varie condizioni e mdash; è la base della spettroscopia ottica.

diversi elementi chimici e composti variano nel modo in cui emettono o interagiscono con i fotoniA causa delle differenze meccaniche quantistiche negli atomi e nelle molecole che li compongono.La luce misurata da uno spettrometro dopo che la luce è stata riflessa, passata attraverso o emessa dall'oggetto da studiare ha quelle che sono chiamate linee spettrali.Queste linee sono netti discontinuità di luce o oscurità nello spettro che indicano un numero insolitamente alto o insolitamente basso di fotoni di particolari lunghezze d'onda.Diverse sostanze producono linee spettrali distintive che possono essere utilizzate per identificarle.Queste linee spettrali sono anche influenzate da fattori come la temperatura e la velocità degli oggetti, quindi anche la spettroscopia può essere usata per misurarli.Oltre alla lunghezza d'onda, altre caratteristiche della luce, come la sua intensità, possono anche fornire informazioni utili.

La spettroscopia ottica può essere eseguita in diversi modi, a seconda di ciò che viene studiato.I singoli spettrometri sono dispositivi specializzati che si concentrano sull'analisi precisa di parti specifiche e strette dello spettro elettromagnetico.Esistono quindi in un'ampia varietà di tipi per diverse applicazioni.

Un importante tipo di spettroscopia ottica, chiamata spettroscopia di assorbimento, si basa sull'identificazione di quali lunghezze d'onda della luce si assorbono una sostanza misurando i fotoni che consente passare attraverso.La luce può essere prodotta specificamente a questo scopo con apparecchiature come lampade o laser o possono provenire da una fonte naturale, come la luce delle stelle.È più comunemente usato con i gas, che sono abbastanza diffusi da interagire con la luce pur permettendola di passare attraverso.La spettroscopia di assorbimento è utile per identificare le sostanze chimiche e può essere utilizzata per differenziare elementi o composti in una miscela.

Questo metodo è anche estremamente importante nella moderna astronomia e viene spesso utilizzato per studiare la temperatura e la composizione chimica degli oggetti celesti.La spettroscopia astronomica misura anche la velocità di oggetti distanti sfruttando l'effetto Doppler.Le onde luminose da un oggetto che si sta muovendo verso l'osservatore sembrano avere frequenze più elevate e quindi lunghezze d'onda più basse rispetto alle onde luminose da un oggetto a riposo rispetto all'osservatore, mentre le onde da un oggetto che si sta allontanando sembrano avere frequenze più basse.Questi fenomeni sono chiamati Blueshift e Redshift, rispettivamente, perché sollevare la frequenza di un'ondata di luce visibile lo sposta verso l'estremità blu/viola dello spettro, abbassando la frequenza lo sposta verso il rosso.

Un'altra importante forma di Spect otticoLa roscopia si chiama spettroscopia di emissioni.Quando gli atomi o le molecole sono eccitati da una fonte di energia esterna come la luce o il calore, aumentano temporaneamente il livello di energia prima di tornare allo stato fondamentale.Quando le particelle eccitate tornano al loro stato fondamentale, rilasciano l'eccesso di energia sotto forma di fotoni.Come nel caso dell'assorbimento, diverse sostanze emettono fotoni di diverse lunghezze d'onda che possono quindi essere misurate e analizzate.In una forma comune di questa tecnica, chiamata spettroscopia di fluorescenza, il soggetto analizzato è eccitato con luce, solitamente luce ultravioletta.Nella spettroscopia di emissioni atomiche, vengono utilizzati il fuoco, la spettroscopia di fluorescenza è comunemente usata in biologia e medicina, in quanto è meno dannoso per i materiali biologici rispetto ad altri metodi e perché alcune molecole organiche sono naturalmente fluorescenti.La spettroscopia di assorbimento atomico viene utilizzata nell'analisi chimica ed è particolarmente efficace per il rilevamento dei metalli.Diversi tipi di spettroscopia di assorbimento atomico vengono utilizzati per scopi come l'identificazione di minerali preziosi nei minerali, l'analisi delle prove dalle scene del crimine e il mantenimento del controllo di qualità in metallurgia e industria.