La espectroscopía es el estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia, con absorción o emisión de energía radiante. Tiene aplicaciones en química, física y astronomía, entre otras disciplinas científicas.
El análisis espectral se basa en detectar la absorción o emisión de radiación electromagnética a ciertas longitudes de onda y se relacionan con los niveles de energía implicados en una transición cuántica.
Existen tres casos de interacción con la materia:
- Choque elástico: Existe sólo un cambio en el impulso de los fotones. Ejemplos son los rayos X, la difracción de electrones y la difracción de neutrones.
- Choque inelástico: Por ejemplo la espectroscopía Raman.
3. Absorción o emisión resonante de fotones.
Aspectos generales
El mecanismo por el cuál la materia emite radiación electromagnética es el dominio de la espectroscopia.
La radiación electromagnética se atribuye a las diferencias de energía en las transiciones de los electrones de unos niveles atómicos a otros.
La espectroscopia se relaciona en la mayoría de los casos a la tercera interacción. Estudia en qué frecuencia o longitud de onda una sustancia puede absorber o emitir energía en forma de un cuanto de luz.
La energía de un fotón (un cuanto de luz) de una onda electromagnética o su correspondiente frecuencia, equivale a la diferencia de energía de dos estados cuánticos de la substancia estudiada:
h es la constante de Planck, ν es la frecuencia del haz de luz u onda electromagnética asociada a ese cuanto de luz y ΔE es la diferencia de energía. Esta ecuación es conocida también como la ecuación básica de la espectroscopia. Las diferencias de energía entre estados cuánticos dependen de la composición química de la prueba o de la estructura de la molécula, y es por eso por lo que este método proporciona información importante para químicos, físicos y biólogos.
Por medio de un espectrofotómetro se mide el espectro de la luz (intensidad de la luz absorbida, reflejada o emitida en función de la frecuencia o de la longitud de onda). Los espectros se diferencian considerablemente de elemento a elemento.
En general, se denota como espectro a la distribución de la intensidad en función de la frecuencia o de la longitud de onda.
Además de la luz visible, la espectroscopía cubre hoy en día una gran parte del espectro electromagnético, que va de los infrarrojos hasta los rayos gamma.
El objetivo de la espectroscopia es obtener información acerca de una prueba o de un cuerpo radiante, por ejemplo:
- La estructura interna o la temperatura (por ejemplo de estrellas)
- La composición o la dinámica un una reacción química
- La espectroscopía analítica identifica átomos o moléculas por medio de sus espectros.
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