Espectroscopia. Es una técnica instrumental ampliamente utilizada por los físicos y químicos para poder determinar la composición cualitativa y cuantitativa de una muestra, mediante la utilizacion de patrones o espectros conocidos de otras muestras. El análisis espectral permite detectar la absorción o emisión de radiación electromagnética de ciertas energías, y relacionar estas energías con los niveles de energía implicados en una transición cuántica.
Origen
La luz visible es físicamente idéntica a todas las radiaciones electromagnéticas. Es visible para nosotros porque nuestros ojos evolucionaron para detectar esta estrecha banda de radiación del espectro electromagnético completo. Esta banda es la radiación dominante que emite nuestro Sol. Desde la antigüedad, científicos y filósofos han especulado sobre la naturaleza de la luz.
Experimento de Newton
El que comprobó que cualquier haz incidente de luz blanca, no necesariamente procedente del Sol , se descompone en el espectro del arcoiris del rojo al violeta. Newton tuvo que esforzarse en demostrar que los colores no eran introducidos por el prisma, sino que realmente eran los constituyentes de la luz blanca. Posteriormente, se pudo comprobar que cada color correspondía a un único intervalo de frecuencias o Longitud de onda .
Herramientas Usada
En los siglos XVIII y XIX, el prisma usado para descomponer la luz fue reforzado con rendijas y lentes telescópicas con lo que se consiguió así una herramienta más potente y precisa para examinar la luz procedente de distintas fuentes
La espectroscopía en la astronomía
Este post participa en la XXIX edición del Carnaval de la Física , celebrado en Zurditorium
Cuando la luz solar incide sobre las gotas de lluvia se genera en algunos casos el conocido arco iris. Un arco iris, es un fenómeno óptico y meteorológico que se presenta como un espectro de frecuencias de luz continuo en el cielo. Pero si no queremos esperar a un día lluvioso para observar un espectro, podemos utilizar un prisma para obtener uno. En óptica, un prisma es un objeto capaz de refractar, reflejar y descomponer la luz en los colores del arco iris, tal y como se muestra a la cabecera de este artículo.
El estudio científico de los objetos basado en el espectro de luz que emiten es conocido comoespectroscopía. Una aplicación particularmente importante de éste estudio se da en la astronomía donde los espectroscopios son esenciales para analizar las propiedades de los objetos distantes.
Espectro del SolLa espectroscopía astronómica utiliza la difracción de alta dispersión para observar espectros a muy altas resoluciones espectrales. El helio fue el primer elemento que se detectó en el análisis del espectro del Sol, incluso antes de ser descubierto en la Tierra
Pero la detección de elementos químicos no es la única aplicación de la espectroscopía. La medida de las líneas espectrales puede ser utilizada como evaluador del corrimiento al rojo o corrimiento al azul de los objetos distantes que se mueven a altas velocidades, fenómeno que se conoce como efecto Doppler. Por ejemplo, un planeta, al orbitar en torno a su estrella central, ejerce también una fuerza gravitacional sobre ésta de manera que la estrella gira sobre el centro de masa común del sistema. Las oscilaciones de la estrella pueden detectarse mediante leves cambios en las líneas espectrales según la estrella se acerca a nosotros (corrimiento hacia el azul) o se aleja (corrimiento al rojo). Este método ha sido el más exitoso en la búsqueda de nuevos planetas, pero sólo es eficaz en los exoplanetas gigantes más cercanos a la estrella principal, por lo que sólo puede detectar una leve fracción de los planetas existentes.
Movimiento de las líneas espectrales de una estrella ante la presencia de un planeta.
En Cosmología, la espectroscopía también ayudó a Edwin Hubble a deducir la aceleración de la expansión del Universo, y a establecer su famosa Ley de Hubble: La ley de Hubble es una ley de cosmología física que establece que el corrimiento al rojo de una galaxia es proporcional a la distancia a la que se encuentra. z es el valor del corrimiento al rojoEn la década de 1950 se encontraron algunas potentes fuentes de radio asociadas a objetos muy tenues que parecían ser muy azules. Se les llamó Fuentes de radio cuasi-estelares, o cuásares. Cuando se obtuvo el primer espectro de uno de estos objetos se encontró algo misterioso: líneas de absorción en longitudes de onda que no se esperaban. Pronto se entendió que lo que se estaba viendo era un espectro galáctico normal, pero muy corrido al rojo. De acuerdo con la Ley de Hubble, esto implicaba que el cuásar debía de ser muy distante, y por lo tanto muy luminoso. Actualmente se piensa que los cuásares son galaxias en formación, con una gran emisión energética alimentada por agujeros negros supermasivos.
Pero las aplicaciones de esta técnica también pueden utilizarse en estudios astrobiológicos. El espectro de los cometas consiste en un espectro solar reflejado por las nubes de polvo que lo rodean, es decir, lo que obtenemos son las líneas de emisión generadas cuando el viento solar choca contra los gases que rodean al cometa. El análisis de la composición de los cometas ha demostrado que estos cuerpos están formados a partir de materiales vírgenes provenientes de un Sistema Solar temprano, en el momento de su creación. Se sabe que existen muchos compuestos orgánicos en los cometas, y se ha sugerido que los impactos cometarios pueden haber proporcionado a la Tierra gran parte del agua que hoy contienen sus océanos, así como los compuestos necesarios para la creación de la vida. Se ha sugerido también que la vida puede haber sido traída a la Tierra por cometas procedentes del espacio interestelar (la teoría de la Panspermia). En el caso de los exoplanetas, gracias al análisis de su luz se puede detectar la presencia de los componentes básicos de la vida como el oxígeno y el agua. ¿Y si se llegara a detectar en estos espectros la firma de elementos que no se forman de manera natural? Desgraciadamente aún es muy difícil el estudio de los espectros de los exoplanetas, por lo que de momento sólo podemos especular.
La espectroscopía ha abierto un gran campo de estudio que llevará sin ninguna duda a una mejor comprensión del Cosmos.
Espectro Continuo
El espectro continuo, también llamado térmico o de cuerpo negro, es emitido por cualquier objeto que irradie calor (es decir, que tenga una temperatura distinta de cero absoluto = -273 grados Celsius).Cuando su luz es dispersada aparece una banda continua con algo de radiación a todas las longitudes de onda. Por ejemplo, cuando la luz del sol pasa através de un prisma, su luz se dispersa en los siete colores del arcoiris (donde cada color es una longitud de onda diferente).
Un espectro continuo en luz visible
Espectro de Absorción
Si mira con cuidado el espectro del Sol (nunca mire al Sol directamente!), podrá ver unas lineasoscuras. Estas lineas están producidas porque la atmósfera solar absorbe luz a ciertas longitudes de onda, lo que hace que su intensidad disminuya con respecto al resto de las longitudes de onda y por éso las lineas aparecen oscuras. Como la distribución de las lineas espectrales es características de cada átomo o molécula, el estudio del espectro de absorción nos puede indicar de qué elementos estácompuesta la atmósfera del Sol. Normalmente las lineas de absorción tienen lugar cuando la luz de un objeto caliente atraviesa una región más fría. Espectros de absorción se venen estrellas, planetas con atmósferas y galaxias.
Imagen detallada del espectro visible del Sol
El espectro de absorción del hidrógeno - puede ver estas lineas en el espectro solar de arriba? Pista: el hidrógenoes el elemento más abundante en el Sol - mire las lineas másoscuras.
Bibliografía:
http://www.noao.edu/image_gallery/html/im0600.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Espectroscop%C3%ADa_astron%C3%B3mica#Planetas_y_asteroides[/size][/b]
http://astrofisicayfisica.blogspot.com/search/label/astrobiolog%C3%ADa[/size][/b]
http://www.astronomia2009.es/Documentos/AdeAstronomas/cuadernos/Leydehubble.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Prisma_%28%C3%B3ptica%29
http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_radial
http://astrofisicayfisica.blogspot.com/2011/06/algol-la-estrella-endemoniada-parte-2.html
http://electromagnetismo2010a.wikispaces.com/file/view/Espectroscopia+Astronomica.pdf
http://astrofisicayfisica.blogspot.com/2009/12/espectroscopia-amateur.htmlspectroscopia-amateur.html
Origen
La luz visible es físicamente idéntica a todas las radiaciones electromagnéticas. Es visible para nosotros porque nuestros ojos evolucionaron para detectar esta estrecha banda de radiación del espectro electromagnético completo. Esta banda es la radiación dominante que emite nuestro Sol. Desde la antigüedad, científicos y filósofos han especulado sobre la naturaleza de la luz.
Experimento de Newton
El que comprobó que cualquier haz incidente de luz blanca, no necesariamente procedente del Sol , se descompone en el espectro del arcoiris del rojo al violeta. Newton tuvo que esforzarse en demostrar que los colores no eran introducidos por el prisma, sino que realmente eran los constituyentes de la luz blanca. Posteriormente, se pudo comprobar que cada color correspondía a un único intervalo de frecuencias o Longitud de onda .
Herramientas Usada
En los siglos XVIII y XIX, el prisma usado para descomponer la luz fue reforzado con rendijas y lentes telescópicas con lo que se consiguió así una herramienta más potente y precisa para examinar la luz procedente de distintas fuentes
La espectroscopía en la astronomía
Este post participa en la XXIX edición del Carnaval de la Física , celebrado en Zurditorium
Cuando la luz solar incide sobre las gotas de lluvia se genera en algunos casos el conocido arco iris. Un arco iris, es un fenómeno óptico y meteorológico que se presenta como un espectro de frecuencias de luz continuo en el cielo. Pero si no queremos esperar a un día lluvioso para observar un espectro, podemos utilizar un prisma para obtener uno. En óptica, un prisma es un objeto capaz de refractar, reflejar y descomponer la luz en los colores del arco iris, tal y como se muestra a la cabecera de este artículo.
El estudio científico de los objetos basado en el espectro de luz que emiten es conocido comoespectroscopía. Una aplicación particularmente importante de éste estudio se da en la astronomía donde los espectroscopios son esenciales para analizar las propiedades de los objetos distantes.
Espectro del SolLa espectroscopía astronómica utiliza la difracción de alta dispersión para observar espectros a muy altas resoluciones espectrales. El helio fue el primer elemento que se detectó en el análisis del espectro del Sol, incluso antes de ser descubierto en la Tierra
Pero la detección de elementos químicos no es la única aplicación de la espectroscopía. La medida de las líneas espectrales puede ser utilizada como evaluador del corrimiento al rojo o corrimiento al azul de los objetos distantes que se mueven a altas velocidades, fenómeno que se conoce como efecto Doppler. Por ejemplo, un planeta, al orbitar en torno a su estrella central, ejerce también una fuerza gravitacional sobre ésta de manera que la estrella gira sobre el centro de masa común del sistema. Las oscilaciones de la estrella pueden detectarse mediante leves cambios en las líneas espectrales según la estrella se acerca a nosotros (corrimiento hacia el azul) o se aleja (corrimiento al rojo). Este método ha sido el más exitoso en la búsqueda de nuevos planetas, pero sólo es eficaz en los exoplanetas gigantes más cercanos a la estrella principal, por lo que sólo puede detectar una leve fracción de los planetas existentes.
Movimiento de las líneas espectrales de una estrella ante la presencia de un planeta.
En Cosmología, la espectroscopía también ayudó a Edwin Hubble a deducir la aceleración de la expansión del Universo, y a establecer su famosa Ley de Hubble: La ley de Hubble es una ley de cosmología física que establece que el corrimiento al rojo de una galaxia es proporcional a la distancia a la que se encuentra. z es el valor del corrimiento al rojoEn la década de 1950 se encontraron algunas potentes fuentes de radio asociadas a objetos muy tenues que parecían ser muy azules. Se les llamó Fuentes de radio cuasi-estelares, o cuásares. Cuando se obtuvo el primer espectro de uno de estos objetos se encontró algo misterioso: líneas de absorción en longitudes de onda que no se esperaban. Pronto se entendió que lo que se estaba viendo era un espectro galáctico normal, pero muy corrido al rojo. De acuerdo con la Ley de Hubble, esto implicaba que el cuásar debía de ser muy distante, y por lo tanto muy luminoso. Actualmente se piensa que los cuásares son galaxias en formación, con una gran emisión energética alimentada por agujeros negros supermasivos.
Pero las aplicaciones de esta técnica también pueden utilizarse en estudios astrobiológicos. El espectro de los cometas consiste en un espectro solar reflejado por las nubes de polvo que lo rodean, es decir, lo que obtenemos son las líneas de emisión generadas cuando el viento solar choca contra los gases que rodean al cometa. El análisis de la composición de los cometas ha demostrado que estos cuerpos están formados a partir de materiales vírgenes provenientes de un Sistema Solar temprano, en el momento de su creación. Se sabe que existen muchos compuestos orgánicos en los cometas, y se ha sugerido que los impactos cometarios pueden haber proporcionado a la Tierra gran parte del agua que hoy contienen sus océanos, así como los compuestos necesarios para la creación de la vida. Se ha sugerido también que la vida puede haber sido traída a la Tierra por cometas procedentes del espacio interestelar (la teoría de la Panspermia). En el caso de los exoplanetas, gracias al análisis de su luz se puede detectar la presencia de los componentes básicos de la vida como el oxígeno y el agua. ¿Y si se llegara a detectar en estos espectros la firma de elementos que no se forman de manera natural? Desgraciadamente aún es muy difícil el estudio de los espectros de los exoplanetas, por lo que de momento sólo podemos especular.
La espectroscopía ha abierto un gran campo de estudio que llevará sin ninguna duda a una mejor comprensión del Cosmos.
Espectro Continuo
El espectro continuo, también llamado térmico o de cuerpo negro, es emitido por cualquier objeto que irradie calor (es decir, que tenga una temperatura distinta de cero absoluto = -273 grados Celsius).Cuando su luz es dispersada aparece una banda continua con algo de radiación a todas las longitudes de onda. Por ejemplo, cuando la luz del sol pasa através de un prisma, su luz se dispersa en los siete colores del arcoiris (donde cada color es una longitud de onda diferente).
Un espectro continuo en luz visible
Espectro de Absorción
Si mira con cuidado el espectro del Sol (nunca mire al Sol directamente!), podrá ver unas lineasoscuras. Estas lineas están producidas porque la atmósfera solar absorbe luz a ciertas longitudes de onda, lo que hace que su intensidad disminuya con respecto al resto de las longitudes de onda y por éso las lineas aparecen oscuras. Como la distribución de las lineas espectrales es características de cada átomo o molécula, el estudio del espectro de absorción nos puede indicar de qué elementos estácompuesta la atmósfera del Sol. Normalmente las lineas de absorción tienen lugar cuando la luz de un objeto caliente atraviesa una región más fría. Espectros de absorción se venen estrellas, planetas con atmósferas y galaxias.
Imagen detallada del espectro visible del Sol
El espectro de absorción del hidrógeno - puede ver estas lineas en el espectro solar de arriba? Pista: el hidrógenoes el elemento más abundante en el Sol - mire las lineas másoscuras.
Bibliografía:
http://www.noao.edu/image_gallery/html/im0600.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Espectroscop%C3%ADa_astron%C3%B3mica#Planetas_y_asteroides[/size][/b]
http://astrofisicayfisica.blogspot.com/search/label/astrobiolog%C3%ADa[/size][/b]
http://www.astronomia2009.es/Documentos/AdeAstronomas/cuadernos/Leydehubble.pdf
http://es.wikipedia.org/wiki/Prisma_%28%C3%B3ptica%29
http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_radial
http://astrofisicayfisica.blogspot.com/2011/06/algol-la-estrella-endemoniada-parte-2.html
http://electromagnetismo2010a.wikispaces.com/file/view/Espectroscopia+Astronomica.pdf
http://astrofisicayfisica.blogspot.com/2009/12/espectroscopia-amateur.htmlspectroscopia-amateur.html