Un espectroscopio o espectrómetro óptico es un instrumento capaz de descomponer la luz visible en sus componentes de diferentes colores (longitudes de onda), es decir, en su espectro. Está constituido por una rendija situada en el plano focal de un colimador, un prisma o una red de difracción y una lupa para observar el haz dispersado. Sirve para medir las propiedades de la luz en una determinada porción del espectro electromagnético.Aunque su fundamento, la descomposición de la luz blanca en los diferentes colores, data del siglo XVIII, debido al físico, astrónomo y matemático Isaac Newton, no se emplea hasta el siglo XX para observar, analizar y medir los diferentes aspectos químico-físicos (la temperatura, composición química, velocidad, etc.) de la luz procedente de las estrellas, galaxias y demás objetos astronómicos. Se inauguró un nuevo campo de la Astronomía: la astrofísica.Para producir la descomposición de una luz compuesta de varios colores Newton utilizó el prisma, que hacía desviar de forma diferente cada color (longitud de onda) al ser atravesado por el rayo.

Posteriormente se utilizaron las "redes de difracción", que consisten en un soporte (transparente o reflectante, con rendijas minúsculas (en cada milímetro hay entre 500 y 1.000 rendijas) que hacen que cada color del rayo de luz se disperse en todas las direcciones (difracción) primero, pero que luego en cada una de las longitudes de onda iguales (color) procedentes de cada uno de los rayos del haz de luz blanca se refuerce o destruya según unas direcciones determinadas (interferencia constructiva o destructiva), obteniéndose el mismo resultado que en el prisma: la descomposición de una luz policromática en sus componentes, pero esta vez con mayor eficacia, es decir, con una mejor y más uniforme separación de los mismos.En el caso de nuestro espectroscopio, se basa en parte en la constitución de un CD. Un CD es una superficie reflectante que posee una serie de huecos y salientes (en inglés, pits y lands, respectivamente) mediante los cuales se codifica la información. Los pits y lands están distribuidos a lo largo de un surco

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que describe una espiral desde el radio exterior hacia el radio interior del CD. Si se hiciese un corte radial al CD, se observaría que la separación entre dos surcos consecutivos es una cantidad fija, del orden de la longitud de onda de la luz (1.6 μm para los CD y 0.74 μm para los DVD). Debido a esta separación, la luz reflejada en dos surcos consecutivos interfiere entre si dando lugar a máximos en la intensidad luminosa cuya posición en la superficie del CD depende de la longitud de onda de la luz incidente. Así pues, un CD puede utilizarse como una red de difracción por reflexión para construir con el un espectroscopio casero, que es lo que hemos hecho nosotros.

Materiales utilizadosEspectroscopio “portátil” • Caja de cerillas. • Un trozo de CD. • Celo. • Un cúter y tijeras.

Espectroscopio grande • Una plantilla constituida por dos cartulinas. • Un CD. • Pegamento de barra. • Papel de aluminio. • Cinta aislante negra. • Celo transparente. • Un tubo de cartón de papel higiénico. • Un cúter y tijeras.

ObjetivoDescomponer la luz emitida por una fuente luminosa. Demostrar que los espectros de emisión y absorción de un átomo son característicos de cada uno, de forma que es posible identificar la presencia o ausencia de un elemento concreto en una fuente luminosa a través de su análisis espectral.

Explicación con distintas fuentes luminosasEl espectroscopio descompone la luz recibida, y por tanto, el espectro que veamos dependerá del tipo de fuente luminosa.Las imágenes a, b y g muestran el espectro obtenido cuando la luz que incide sobre la rendija está emitida por una lámpara de bajo consumo (o CFL, del inglés Compact Fluorescent Lamp) de color blanco frío (a) y blanco cálido (b y g). Se observan varias líneas espectrales perfectamente definidas y un continuo de emisión en la región azul

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(o roja) del espectro para la lámpara de color blanco frío (o blanco cálido). La imagen c muestra el espectro de un tubo fluorescente. Una vez más observamos varias líneas espectrales y un continuo de emisión a lo largo de todo el espectro visible. En estos tres casos las líneas espectrales se deben básicamente al vapor de mercurio, mientras que el espectro continuo está determinado por las sales de fósforo que recubren el interior del vidrio de este tipo de lámparas. La imagen d muestra el espectro de una bombilla incandescente. Se observa un espectro continuo (asociado a la emisión de radiación de cuerpo negro del filamento incandescente de tungsteno); no aparecen líneas espectrales. La imagen e muestra el espectro de la luz emitida por la llama de una vela cuando se le añade una pizca de sal común. Se observa un espectro continuo debido a la radiación de cuerpo negro de las partículas incandescentes de carbón presentes en la llama y una línea espectral amarilla que se debe al sodio. Por último, las imágenes f y h muestran el espectro de la luz solar. A primera vista es un espectro continuo de radiación de cuerpo negro, pero a diferencia de la bombilla incandescente y la vela posee una zona azul mayor, al estar a una temperatura más elevada. Un análisis más detallado del mismo permitiría apreciar una línea de absorción en la región amarilla del espectro. Esta línea de absorción, que se debe al sodio presente en el sol, no se observa en las imágenes por puras limitaciones técnicas de la cámara con la que se realizaron las fotografías. Es relevante mencionar que la posición de la línea de emisión del sodio (imagen e) coincide con la posición de la línea de absorción del sodio en el espectro solar (imagen f).Estas experiencias permiten explicar que los espectros de emisión y absorción de un átomo son característicos de cada átomo, de forma que es posible identificar la presencia o ausencia de un elemento concreto en una fuente luminosa a través de su análisis espectral.

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