Що таке спектрометр?

Спектрометр - це загальний інструмент, який використовується різними вченими для визначення інформації про об'єкт або речовини шляхом аналізу його світлових властивостей. Невідомі композиції, розбиті на основні елементарні компоненти або світла, що випромінюються з далеких галактик, можна використовувати для визначення інформації про космічні об’єкти, включаючи їх розмір і швидкість.

Спектрометри мають широке застосування в науковій галузі, особливо в астрономії та хімії. Всі спектрометри мають три основні частини - вони створюють спектр, розсіюють спектр і вимірюють інтенсивність ліній, що утворюються із спектру. Кожна речовина та елемент виробляють різні частоти та схеми світла, які нагадують власні відбитки пальців. Використовуючи цей принцип, вчені можуть аналізувати невідомі речовини та матеріали за допомогою спектрометрів, а потім порівнювати результати з відомими моделями, щоб визначити склад досліджуваного.

Корінь спектрометрів сягає 300 р. До н. Е., Коли Евклід розпочав роботу зі сферичними дзеркалами. Наприкінці 17 століття Ісаак Ньютон ввів слово спектр, щоб описати діапазон кольорів, отриманих шляхом розсіювання світла крізь призму. Аналіз та подальше вивчення теорії кольорів продовжувались поступово, і на початку 19 століття різні вчені почали з'являтися перші спектрометри. Найдавніші спектрометри використовували невелику щілину і лінзу, яка пропускала світло через призму, щоб заломлювати світло в спектр, що проектується через трубку для аналізу. Технологічні досягнення постійно вдосконалювали цей інструмент, а найсвіжіші розробки стали все більш комп’ютерними.

Спектрометри досить прості в налаштуванні та використанні. Як правило, перед використанням спектрометр включають і дають йому повністю нагрітися. Він завантажується відомою речовиною і калібрується на довжині хвилі, подібній до довжини хвилі відомої речовини. Після калібрування машини тест-пробу завантажують у машину та визначають спектр для зразка. Довжини хвиль аналізують і порівнюють з різними відомими показаннями для визначення складу нової речовини. Цей процес можна здійснити аналогічним чином, не завантажуючи справжню речовину в спектрометр, а просто пропускаючи світло через машину для зчитування. Астрономи часто використовують цей метод, використовуючи світло з глибокого космосу.

Щоб точно визначити спектр речовин, газоподібну форму речовини потрібно піддавати світлу і створювати спектр. Отже, коли зразки завантажуються в спектрометри, висока температура машини випаровує крихітний зразок і світло заломлюється відповідно до складу речовини, що тестується. У разі використання спектрометрів в астрономічних цілях аналогічно аналізуються довжини хвиль та частоти космосу, що надходять з космосу, для визначення складу небесної речовини.

Вчені можуть використовувати спектрометри для визначення складу будь-яких нових відкриттів, які вони роблять на Землі чи в далеких галактиках. Наприклад, складну сполучну речовину можна проаналізувати та визначити різні елементарні компоненти. Крім того, використання спектрометрії в галузі медицини зростає в популярності, оскільки її можна використовувати для ідентифікації забруднення або рівні різних речовин у крові для виявлення можливих захворювань або небажаних токсини.