Serii spectrale, Spectrograful, determinarea elementelor în funcția spectrală

1. Introducere

Spectrul electromagnetic reprezintă totalitatea radiațiilor electromagnetice existente în Univers. Radiațiile electromagnetice sunt pretutindeni, ne înconjoară, ne folosim și depindem de ele zilnic. Radiațiile electromagnetice, care se întind de-a lungul unui spectru plecând de la foarte scurtele raze gama, continuând cu razele X, radiația ultravioletă, lumina vizibilă, radiația infraroșie, cu ale sale unde ceva mai lungi, microundele și până la undele radio care pot avea o lungime de undă chiar mai mare decât un lanț muntos, constituie împreună acest așa-numit spectru electromagnetic, despre care putem afirma fără teama de a greși că stă la baza erei informaționale și a lumii moderne.

Aparatul de radio, telecomanda televizorului, SMS-urile, televizorul însuși, cuptorul cu microunde, chiar radiografiile medicale, toate depind de unde din anumite regiuni ale spectrului electromagnetic . Undele electromagnetice sunt produse în urma vibrațiilor particulelor încărcate electric, fiind caracterizate de proprietăți electrice și magnetice. Nu au nevoie de un mediu de propagare, spre deosebire de undele de suprafață (care apar la suprafața oceanelor), undele electromagnetice străbat vidul cosmic având o viteză constantă - viteza luminii.

Undele electromagnetice au minime și maximela fel ca cele de suprafață. Numărul de creste care trec printr-un anumit punct într-o secundă reprezintă frecvența undei. O undă pe secundă se numește Hertz. Undele electromagnetice lungi (ex. undele radio) au cea mai mică frecvență și transportă mai puțină energie. Radiația gama constă din undele cu cele mai scurte lungimi de undă, având cea mai mare energie din cadrul spectrului electromagnetic. Zi de zi intrăm în contact în același timp cu nenumărate unde pe lângă cele din zona vizibilă a spectrului. În timp ce ne uităm la televizor intrăm în contact și cu undele radio transmise de o stație din apropiere, cu microundele care poartă prin atmosferă convorbirile purtate prin intermediul rețelelor de telefonie mobilă și mesajele text de tip SMS, cu undele provenite de la rețelele wireless din jur, cât și cu cele de la dispozitivele GPS ale mașinilor care trec prin apropiere.

Ochiul uman poate recepționa doar spectrul vizibil, detectând energia electromagnetică cu lungimi de undă cuprinse între 400 și 700 nanometri. Percepem obiectele ca fiind colorate fiindcă undele electromagnetice interacționează cu moleculele lor. Unele lungimi de undă din zona vizibilă sunt reflectate, iar altele sunt absorbite de către corpuri.

Tot ce ne înconjoară emite, reflectă și absoarbe radiație electromagnetică în mod diferit, în funcție de compoziția chimică proprie. Un grafic care înfățișează aceste interacțiuni de-a lungul unei regiuni a spectrului electromagnetic poartă numele de semnătură spectrală. Modele caracteristice, veritabile amprente digitale în cadrul spectrului, le permit astronomilor să identifice compoziția chimică a obiectelor și să determine proprietăți fizice precum temperatura și densitatea .

2. Spectrul

Definiție:

Spectrul este ansamblul radiațiilor de frecvențe diferite care alcătuiesc o radiație electromagnetică complexă.

Spectru atomic = spectru creat prin tranziții electronice în atomii elementelor.

Spectru molecular = spectru creat prin tranziții între nivelele energetice ale moleculelor aflate în stare liberă.

Spectru solar = spectrul radiației emise de Soare.

Figura 1 Modul în care lumina albă este transformată, la trecerea printr-o prismă, în culorile fundamentale.