Ce este un spectrometru?

Un spectrometru este un instrument obișnuit folosit de diverși oameni de știință pentru a determina informații despre un obiect sau substanțe prin analiza proprietăților sale de lumină. Compozițiile necunoscute împărțite în componente elementare de bază sau lumini emise de galaxii îndepărtate pot fi utilizate pentru a determina informații despre obiectele spațiale, inclusiv dimensiunea și viteza acestora.

Spectrometrele au o varietate de utilizări în industria științei, în special în astronomie și chimie. Toți spectrometrele au trei părți de bază - produc un spectru, dispersează spectrul și măsoară intensitățile liniilor produse din spectru. Fiecare substanță și element produce diferite frecvențe de lumină și modele care sunt cam ca amprentele lor. Folosind acest principiu, oamenii de știință pot analiza substanțe și materiale necunoscute folosind spectrometre, apoi pot compara rezultatele cu modelele cunoscute pentru a determina compoziția subiectului testat.

Rădăcina spectrometrelor datează din anul 300 î.Hr. când Euclid a început să lucreze cu oglinzi sferice. La sfârșitul secolului al XVII-lea, Isaac Newton a inventat cuvântul spectru pentru a descrie gama de culori realizată prin împrăștierea luminii printr-o prismă. Analiza și studiul suplimentar al teoriei culorii au continuat progresiv și la începutul secolului al XIX-lea au început să apară primii spectrometri de către diferiți oameni de știință. Primele spectrometre au folosit o mică fantă și lentilă care a trecut lumina printr-o prismă pentru a refracta lumina într-un spectru proiectat printr-un tub pentru analiză. Progresele tehnologice au rafinat continuu acest instrument, cele mai recente dezvoltări devenind mai mult bazate pe computer.

Spectrometrele sunt destul de ușor de configurat și de utilizat. În general, spectrometrul este pornit și lăsat să se încălzească complet înainte de utilizare. Este încărcat cu o substanță cunoscută și calibrat la o lungime de undă similară cu cea a substanței cunoscute. Odată ce mașina este calibrată, proba de testare este încărcată în mașină și se determină un spectru pentru eșantion. Lungimile de undă sunt analizate și comparate cu diferite citiri cunoscute pentru a determina compoziția noii substanțe. Acest proces se poate face în mod similar fără a încărca o substanță reală într-un spectrometru, ci mai degrabă doar permițând luminii să treacă prin mașină pentru citiri. Astronomii folosesc adesea această metodă folosind lumina din spațiul adânc.

Pentru a determina cu exactitate un spectru pentru substanțe, o formă gazoasă a substanței trebuie supusă luminii și se creează un spectru. Deci, când eșantioanele sunt încărcate în spectrometre, temperatura ridicată a mașinii vaporizează eșantionul mic și lumina este refractată în funcție de compoziția substanței testate. În cazul utilizării spectrometrelor în scopuri astronomice, lungimile de undă și frecvențele primite din spațiu sunt analizate în mod similar pentru a determina compoziția materiei cerești.

Oamenii de știință pot folosi spectrometre pentru a determina compoziția oricăror noi descoperiri pe care le fac, fie pe Pământ, fie în galaxii îndepărtate. De exemplu, o substanță compusă complexă poate fi analizată și se pot determina diferitele componente elementare. De asemenea, utilizarea spectrometriei în domeniul medical crește în popularitate, deoarece poate fi utilizată pentru identificare contaminanți sau niveluri de diverse substanțe în fluxul sanguin pentru a detecta posibile boli sau nedorite toxine.