¿Qué hace un espectrógrafo?

Escrito por isaiah david | Traducido por maría marcela mennucci
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¿Qué hace un espectrógrafo?
(mar luz image by mercedes navarro from Fotolia.com)

Un prisma formando un arcoíris puede parecer un juguete simple al cual mirar, pero es una de las invenciones más importantes de la historia de la física. Al romper la luz en longitudes de onda individuales, podemos aprender todo tipo de cosas interesantes sobre la fuente de esa luz. Aunque los espectrógrafos modernos crean imágenes mucho más definidas que el arcoíris de un prisma, en principio son idénticos. Sigue leyendo para saber qué son y qué hacen.

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Importancia

Un espectrógrafo es un aparato que mide la luz. Cuando vemos luz emitida o reflejada por un objeto, suele aparecer en un color en particular. La luz del sodio es naranja, por ejemplo, y la nieve es blanca. En realidad, los objetos suelen emitir muchos colores de luz al mismo tiempo, ya sea en gamas continuas o en bandas angostas. Al analizar qué tipo de luz sale de un objeto distante, un espectrógrafo puede decirnos mucho sobre de qué está hecho el objeto que observamos, qué tan caliente está, y qué podría haber entre nosotros y él.

Clases

Todos los espectrógrafos tienen lentes para concentrar la luz que llega de todas direcciones en un solo rayo. Ese rayo es luego proyectado sobre algo que lo separa en un espectro. Los aparatos más viejos, llamados espectrómetros, usaban un prisma de vidrio para romper la luz y proyectarla sobre una superficie. Los científicos que estudiaban la luz, luego miraban a esa luz buscando faltantes de bandas o regiones de un brillo inusual. Usaban una regla para calcular la longitud de onda aproximada de cada banda de luz. Los espectrógrafos más modernos usaban una red de difracción junto con células especiales de detección de luz. Estos detectores son capaces de medir exactamente el brillo de cada banda de luz.

Función

Los espectrógrafos son comúnmente utilizados en astronomía. La luz viaja en pequeños paquetes llamados fotones. Las moléculas extremadamente calientes, como las que se encuentran en las estrellas, liberan fotones de luz. La frecuencia de los mismos varía según el calor y el tipo de moléculas que los emiten. Al analizar la radiación espectral de una estrella, los astrónomos pueden saber qué tan caliente es, y cuánta composición tiene de hidrógeno, helio, y otras moléculas. Los espectrógrafos también pueden ser usados para estudiar la absorción. Los gases pueden absorber moléculas que pasan. Un gas solo absorbe fotones de una cierta longitud de onda, luego los desparrama o los vuelve a emitir como fotones de otra longitud de onda. Los astrónomos a veces pueden distinguir gases más fríos entre un punto de observación de una estrella al notar bandas de falta de luz por la absorción.

Identificación

Puedes ver cómo funciona un espectrógrafo con una simple pieza de red de difracción clara. Una lámpara fluorescente parece emitir una luz blanca cuando la miras directamente, pero si la miras con una red de difracción verás algo distinto. Se separará en tres imágenes, una roja, una verde y una azul. Algo similar sucede cuando miras una de las lámparas de sodio usadas como lámparas de noche en la mayoría de las ciudades. Emitirá dos imágenes naranjas separadas, una de un color apenas diferente de la otra. Estas son las líneas espectrales que los astrónomos miran cuando estudian una estrella.

Beneficios

Los espectrógrafos pueden ser usados para muchas otras cosas además de estudiar los modelos de emisión de las estrellas. Una de sus aplicaciones más útiles es el estudio de la velocidad de expansión del Universo. Cuando una fuente de sonido se mueve rápido hacia ti, parece tener un tono más agudo de lo normal. Cuando se aleja de ti, el tono baja. Esto se conoce con el nombre de Efecto Doppler. Lo mismo sucede con la luz. Cuando una estrella se aleja de nosotros, la frecuencia de la luz que percibimos saliendo de ella disminuye levemente. Al estudiar cuidadosamente la frecuencia de las líneas espectrales, podemos ver qué tan rápido las otras galaxias se alejan de la nuestra.

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