Espectrómetro
Keywords: Espectrómetro, Acústica, Astronomía, Audio, CCD, DSP, Dispersión, Electrón-voltio, Energía
- Para usos acústicos de los espectrógrafos de ondas sonoras, ver más abajo.
Un espectrómetro es un instrumento óptico 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 podríamos medir también el estado de polarización, por ejemplo. La variable independiente suele ser la longitud de onda de la luz, generalmente expresada como fracción de un metro, aunque alguna vez pueda ser expresada en cualquier unidad directamente proporcional a la energía del fotón, como el número de onda o los electrón-voltios, que mantienen un relación recíproca con la longitud de onda. Se utilizan espectrómetros en espectroscopía para producir líneas espectrales y medir sus longitudes de onda e intensidades. Espectrómetro es un término que se aplica a instrumentos que operan sobre un amplio rango de longitudes de onda, desde rayos gamma y rayos X hasta los límites infrarrojos.
En general, un instrumento concreto sólo operará sobre una pequeña porción de éste rango 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.
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Espectroscopios
Los espectrómetros conocidos con el nombre de espectroscopios se utilizan en el análisis espectroscópico para identificar materiales. Se usan espectroscopios en astronomía y en algunas ramas de la química. Los primeros espectroscopios eran un simple prisma con graduaciónes 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. El espectroscopio fue inventado por Gustav Robert Georg Kirchhoff y Robert Wilhelm Bunsen.
Cuando calentamos un material hasta la incandescencia emite una luz que es depende de la configuración atómica del material. Determinadas frecuencias de luz hacen aparecer bandas claramente definidas en la escala que son como sus huellas digitales. Por ejemplo, el sodio tiene una banda doble amarilla muy característica conocida como las lineas-D del sodio a 588.9950 y 589.5924 nanometros, 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 una haz de rayos paralelos. La luz pasaba entonces a traves 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. ësta image se puede ver a través de un tubo con una escala superpuesta sobre la imagen espectral, permitiendo su medición directa.
Con el desarrollo de la película fotográfica, pudo diseñarse espectrógrafos más precisos. Se basaban en el mismo principio que el espectróscopio, pero tenían una cámara en lugar de un tubo para mirar. En los últimos años los circuítos 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 composicion de materiales desconocidos y para el estudio de fenómenos astronómicos y probar teorías astronómicas.
Ver también:
- Espectroscopia
- Espectrómetro de Fourier
- Espectrómetro de masa
- Monocromador
- Colorímetro
Espectrógrafos
Un espectrógrafo es un instrumento que transforma una forma de onda en un espectro. Hay varios tipos de maquinas denominadas espectrógrafos, dependiendo de la naturaleza de las ondas.
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 sustituído al espectroscopio en aplicaciones científicas.
En astronomía se utlizan espectrografos ampliamente. Éstos 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 pricipal, 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 elect´ronicos, como CCD's que puedes ner utilizados tanto para luz visible como ultravioleta. La elección exacta del detector depende de las longitudes de onda que queramos 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 hable, fonética acústica e investigación audiológica, antes de ser finalmente sustituído por técnicas de procesamiento digital de señal.