Es posible iniciarse en el tema espectroscopía
(si sólo estudiamos visualmente los espectros) o
espectrografía (si los capturamos y mostramos en
alguna superficie, como en una fotografía
o un monitor) sin
mucho esfuerzo ni tampoco grandes gastos: no se van
a lograr resultados muy profesionales pero sí
didácticos, sobre todo si lo que buscamos en iniciarnos (e
iniciar a los demás) en este fascinante, divertido e
interesante campo a medio camino de la Física Atómica
y la Química.
La Espectroscopía es la rama de la Física
dedicada al estudio, clasificación y análisis de los espectros; el espectro
más típico y conocido por todos es el arco
iris, originado por la descomposición de la luz blanca del
sol al atravesar las diminutas gotitas de agua de la
lluvia: en este caso vemos un semiarco con siete colores que son
rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil y violeta, cada
una de las diferentes longitudes de onda (colores puros) que el
ojo puede distinguir. También se producen espectros cuando
miramos un disco compacto (CD-ROM) y
vemos "colorines" muy llamativos o incluso cuando la luz
atraviesa un vaso de vidrio,
formándose una mancha luminosa coloreada sobre un mantel
blanco. Todos ellos son espectros: un espectro es, pues, una
mancha de luz coloreada originada por la descomposición de
la luz blanca en sus diferentes longitudes de onda individuales
(colores) al atravesar un medio dispersor apropiado, que puede
ser un prisma, una serie de rendijas paralelas (red de difracción o
un disco compacto), un orificio pequeño, etc… El estudio
de los espectros permite conocer la composición
química de una sustancia determinada o saber si en un
cuerpo existe un determinado elemento químico: por ejemplo
hierro y sodio
en la superficie solar , en un planeta o en cualquier estrella
distante.
En el número 124 (marzo de 1995) de la conocida
revista
"Tribuna de Astronomía"
publiqué mi primer trabajo sobre
espectrografía, resultado de intensas investigaciones y
observaciones desde mediados de 1994; al adquirir recientemente
una webcam encontré el momento de mejorar, ampliar,
actualizar estos trabajos y presentar nuevos resultados
más avanzados y espectaculares. Para ello es fundamental
emplear un espectroscopio que puede ser comprado (precio
mínimo: 26.000 Ptas. los modelos
más sencillos a base de prismas de la marca "Carl
Zeiss") o construyendo uno con un prisma de vidrio óptico
(no lo aconsejo por la baja calidad de los
resultados, aunque si se dispone de un prisma se puedo inentar) o
con una red de
difracción; en el mercado es
posible encontrar redes baratas bajo la
apariencia de filtros fotográficos de "efectos
especiales": un buen ejemplo es el filtro francés
Cosmos B40, que se suele emplear bastante en la
fotografía de bodas o comuniones pues ofrece una imagen del sujeto
con pequeños espectros ("arco iris") en las luces
brillantes capturadas en la toma; este filtro fotográfico
(que cuesta unas 4.000 Ptas.) es realmente una red de
difracción con un bajo número de líneas por
mm, que permite tanto fotografiar escenas cotidianas (sin gran
merma de su calidad) como descomponer la luz de cualquier fuente
luminosa ofreciendo un pequeño espectro de primer orden
(estrecho aunque luminoso), un espectro de segundo orden (mayor
aunque más débil) y en fuentes de luz
brillantes un espectro de tercer orden aún más
débil aunque con amplitud y resolución algo
mayor.
Para los no iniciados una red de difracción es
una lámina de vidrio (o plástico
en los modelos más asequibles) en la cual se han grabado
con técnicas
especiales (punta de diamante) gran número de
líneas paraleleas: cuando un haz de luz lo atraviesa una
parte de ella no es afectada (orden 0), otra parte se dispersa
sólo un poco (primer orden), otra parte se desvía
bastante más (segundo orden), etc… de este modo aparece
una imagen de la fuente luminosa original (orden 0), un espectro
estrecho luminoso (orden 1), otro más ancho pero menos
luminoso (orden 2), etc… Por lo general en los modelos
sencillos el espectro de orden 3 se empieza a solapar con el de
orden 2, de modo que pese a ser más amplio es ya menos
válido en la zona violeta, que es la que se solapa con la
roja del espectro de orden inferior. También es factible
sustituir la red de difracción por un CD-ROM: en
este caso basta mirar en él la luz reflejada por la fuente
luminosa para que apreciemos un espectro bastante rudimentario,
pero que todavía nos puede dar una ligera idea de las
líneas o bandas que contiene; si el espectro obtenido no
es demasiado nítido lo que podemos hacer es tapar la
fuente luminosa con una cartulina oscura dejando escapar
sólo una fina rendija de luz: ahora las líneas
aparecen más nítidas. Con este sencillo y barato
dispositivo (cualquier CD-ROM sirve:
tanto uno virgen como uno ya escrito) podemos comprobar que con
algo de maña y cuidado llegamos a resolver el doblete
amarillo del vapor de mercurio en un
tubo fluorescente: ambas líneas están separadas por
sólo 2.1 nanómetros.
Cualquier fuente de luz (por ejemplo una lámpara de
bajo consumo) vista
a través del filtro ofrece varias imágenes
coloreadas que pueden ser adyacentes sin solución de
continuidad (espectro contínuo: por ejemplo la
llama de una vela) o imágenes separadas por espacios
vacíos en los cuales no hay emisión de luz:
corresponden a cada una de las líneas y bandas
de emisión de la fuente de luz (el que se produzcan
líneas o bandas depende de si los que se excitan para
producir luz son átomos -líneas- o moléculas
-bandas- o incluso si la presión
del gas es alta, pues
en este caso las líneas se enchanchan hasta parecer
bandas). Si a través de la red observamos una
lámpara incandescente sólo veremos un espectro
contínuo homogéneo (es decir, todos los colores del
arco iris sin que falte ninguno ni exista discontinuidad entre
ellos): es el espectro contínuo de emisión
típico de las fuentes a altas temperaturas (llama de una
vela, el Sol, cualquier
estrella o una bombilla incandescente común y corriente).
Sin embargo un fluorescente típico -que contiene vapor de
mercurio- presenta además del espectro contínuo
(que es debido al fósforo que lo recubre interiormente)
cuatro finas líneas de emisión de no demasiada
intensidad (violeta, verde y dos amarillas muy juntas), de modo
que el conjunto nos proporciona una luz fría de color luz
blanca.
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