Un espectrómetro óptico e instrumentos científicos

Un sistema de medición óptica El espectrómetro (espectrofotómetro, espectrómetro o espectroscopio) es un instrumento utilizado para medir las propiedades de la luz en partes específicas del espectro electromagnético, a menudo utilizado en el análisis espectral para identificar materiales. La variable medida suele ser ligera, por ejemplo, pero también se puede el estado de polarización. La variable independiente suele ser la longitud de onda de la luz o una unidad proporcional a la energía de los fotones, como el recíproco de centímetros o voltios electrónicos, que son recíprocos a la longitud de onda.Los espectrómetros se utilizan en espectroscopía para generar líneas espectrales y medir su longitud de onda e intensidad. Los espectrómetros pueden funcionar en una amplia gama de longitudes de onda no ópticas, desde rayos gamma y rayos X hasta el infrarrojo lejano. Si un instrumento está diseñado para medir el espectro en Una escala absoluta en lugar de una escala relativa, a menudo se llama espectrofotómetro. La mayoría de los espectrofotómetros se utilizan en la región espectral cerca del espectro visible.Por lo general, cualquier instrumento dado funcionará en una pequeña fracción de este rango general debido a las diferentes técnicas utilizadas para medir diferentes partes del espectro. Frecuencias ópticas de Below (es decir, frecuencias de microwaves y radio), el analizador de espectro es un dispositivo electrónico estrechamente relacionado.Los espectrómetros se utilizan en muchos campos. Por ejemplo, se usan en astronomía para analizar la radiación de los objetos e inferir su composición química. Los espectrómetros usan prismas o rejillas para extender la luz en un espectro. Esto permite a los astrónomos detectar muchos elementos químicos a través de sus espectros característicos Líneas. Estas líneas llevan el nombre de los elementos que los generan, como las líneas de hidrógeno α, β y γ. Los objetos brillantes muestran líneas espectrales brillantes. Las líneas de dark se forman por absorción, como la luz que pasa a través de las nubes de gas, y estas absorción Las líneas también pueden identificar compuestos. Mucho de lo que sabemos sobre la composición química del universo proviene de la espectroscopía.

Espectroscopios

Los espectroscopios se usan comúnmente en astronomía y ciertas ramas de la química. Los planificadores de vigas tempranos eran simplemente prismas con graduaciones que marcan las longitudes de onda de la luz. Los espectrómetros modernos generalmente usan rejillas de diferenciales, ranuras móviles y algún tipo de fotodetector, todos controlados automáticamente por un avances actuales. han mostrado una dependencia creciente de los algoritmos computacionales en una gama de espectrómetros miniaturizados sin rejillas de difracción, por ejemplo, mediante el uso de matrices de filtros de puntos cuánticos en chips CCD o en nanoestructuras individuales, realizadas una serie de fotodetectores realizados.Al combinar prismas, ranuras y telescopios difractivos, Joseph von Fraunhofer desarrolló el primer espectroscopio moderno, que aumentó la resolución espectral y fue reproducible en otros laboratorios. espectrómetros en análisis químico y utilizaron este método para descubrir cesio y rubidio. El análisis de Kirchhoff y Bunsen también permitió una interpretación química de los espectros estelares, incluidas las líneas Fraunhofer.Cuando un material se calienta a un estado incandescente, emite una luz que es característica de la composición atómica del material. Las frecuencias de luz específicas producen bandas distintas en la escala, lo que puede considerarse como huellas digitales. Por ejemplo, el elemento sodio tiene una muy característica Banda amarilla doble a 588.9950 y 589.5924 nanómetros, llamados la línea D de sodio, un color familiar para cualquier persona que haya visto una lámpara de vapor de sodio de baja presión.En el diseño original de Beamsplitter a principios de 1800, la luz entró en una ranura y una lente colimadora convirtió la luz en un haz delgado de rayos paralelos. La luz se pasa a través de un prisma (en el caso de un bolso de rayo de mano, generalmente un amici prisma) que refracta el haz en un espectro, ya que diferentes longitudes de onda se refractan diferentes cantidades debido a la dispersión. Esta imagen se ve a través de un tubo con Una escala que se transpone a la imagen espectral, que permite mediciones directas de la misma.Con el desarrollo de la película fotográfica llegó espectrógrafos más precisos. Se basa en el mismo principio que el brezsplitter, pero tiene una cámara en lugar del tubo de observación. En los últimos años, los circuitos electrónicos construidos alrededor de los tubos fotomultiplicadores han reemplazado las cámaras, lo que permite más preciso Análisis espectral en tiempo real. Las matrices de fotosensores también se utilizan para reemplazar la película en sistemas espectroscópicos. Este tipo de análisis espectral o espectroscopía se ha convertido en una herramienta científica importante para analizar la composición de la materia desconocida, estudiar fenómenos astronómicos y probar teorías astronómicas.En los espectrómetros modernos en el rango espectral ultravioleta, visible e infrarrojo cercano, el espectro generalmente se administra en términos de número de fotones por unidad de longitud de onda (nm o μm), número de onda (μm-1, cm-1), frecuencia (thz) , o energía (EV), la unidad se expresa en la abscisa. En el infrarrojo medio a lejano, el espectro generalmente se expresa en unidades de vatios por unidad de longitud de onda (μm) o número de onda (cm - 1). En muchos casos, el espectro se muestra con unidades implícitas (como "número de números " por canal de espectro).

Ejemplos de instrumentos científicos

• Acelerómetro, física, aceleración

• Amperímetro, eléctrico, amperaje, corriente

• Anemómetro, velocidad del viento

• Calibradores, distancias

• Calorímetro, calor

• Secuenciador de ADN, biología molecular

• Dinamómetro, torque/fuerza

• Electrómetro, carga, diferencia de potencial

• Electroscopio, carga eléctrica

• Analizador electrostático, energía cinética de partículas cargadas

• Elipsómetro, índice de refracción óptico

• Eudiómetro, volumen de gas

• Gravímetro, gravedad

• Hidrómetro

• Inclinómetro, pendiente

• Interferómetros, óptica, espectroscopía infrarroja

• Pinzas magnéticas, manipulación biomolecular

• MAgnetograma, campo magnético

• Magnetómetro, flujo magnético

• Manómetro, presión barométrica

• Espectrometría de masas, identificación/caracterización de compuestos

• Micrómetro, distancia

• Microscopio, aumento óptico

• Espectroscopía de RMN, identificación compuesta, imagen de diagnóstico médico

• Ohmímetro, resistencia/impedancia

• Pinzas ópticas, manipulación a nanoescala

• Osciloscopio, voltaje de señal eléctrica, amplitud, longitud de onda, frecuencia, forma/patrón de forma de onda

• Sismógrafo, aceleración

• Espectrograma, frecuencia de sonido, longitud de onda, amplitud

• Espectrómetro, frecuencia óptica, longitud de onda, amplitud

• Telescopios, aumento de la luz (astronomía)

• Termómetro, medición de temperatura

• Teodolito, ángulos, medidas

• Termopares, temperatura

• Voltímetro, voltaje.