{"id":2410,"date":"2019-12-20T00:33:36","date_gmt":"2019-12-20T00:33:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ull.es\/portal\/cienciaull\/?p=2410"},"modified":"2020-09-16T10:53:13","modified_gmt":"2020-09-16T10:53:13","slug":"la-espectroscopia-el-codigo-de-barras-de-la-naturaleza","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ull.es\/portal\/cienciaull\/la-espectroscopia-el-codigo-de-barras-de-la-naturaleza\/","title":{"rendered":"La espectroscopi\u0301a: el co\u0301digo de barras de la naturaleza"},"content":{"rendered":"\n
\"\"<\/figure>\n\n\n

FECHA: <\/strong>20\/12\/2019<\/p>\n

AUTOR <\/span>JUSTO R. P\u00c9REZ CRUZ<\/b><\/p>\n

Dpto. de F\u00edsica Aplicada<\/span><\/i>
<\/span><\/i>Universidad de La Laguna <\/span><\/i>
<\/span><\/i>
<\/span><\/i>El arco iris es uno de los espect\u00e1culos m\u00e1s bellos que nos ofrece la naturaleza. Sin embargo, nadie sospechar\u00eda que detr\u00e1s de \u00e9l subyacen una serie de fen\u00f3menos f\u00edsicos que nos han permitido conocer el interior de la materia hasta l\u00edmites insospechados.<\/span><\/p>\n

La similitud con el arco iris de la luz refractada a trav\u00e9s de un vidrio era conocida desde antiguo. Sin embargo, no fue hasta la aparici\u00f3n de los primeros telescopios, de la mano de Galileo Galilei (1564-1642) y Johannes Kepler (1571-1630) que la dificultad provocada por este fen\u00f3meno en el enfoque de los mismos llam\u00f3 la atenci\u00f3n de los cient\u00edficos, especialmente de Isaac Newton (1642-1727). Newton puso en evidencia que la luz del Sol est\u00e1 compuesta por rayos de diferente refrangibilidad que visualizamos como diferentes colores. Lo que le llev\u00f3 a proponer un nuevo tipo de telescopio basado en la reflexi\u00f3n de la luz en un espejo parab\u00f3lico, en lugar de la refracci\u00f3n a trav\u00e9s de las lentes en que se basaban los dise\u00f1os de Galileo y Kepler.<\/span><\/p>\n

En esta misma evidencia ahondaron los experimentos realizados por William Herschel (1738-1822) y Johannes Ritter (1776-1810) a principios del siglo XIX. Herschel coloc\u00f3 term\u00f3metros sobre los diferentes colores en que se descompone la luz solar y pudo comprobar que la temperatura m\u00e1s alta se alcanza en la regi\u00f3n no iluminada, justo a continuaci\u00f3n del rojo. Ritter, por su parte, observ\u00f3 un comportamiento similar con el ennegrecimiento del cloruro de plata, si bien en este caso el efecto es mayor en la regi\u00f3n situada m\u00e1s all\u00e1 del violeta. Estos experimentos, que se interpretan actualmente como el descubrimiento de la radiaci\u00f3n infrarroja y ultravioleta, dieron pie a James C. Maxwell (1831- 1879) a considerar la luz como radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica, de manera que es la diferente longitud de onda (visible, infrarrojo, ultravioleta, etc.) quien le confiere propiedades diferentes en lo que a su interacci\u00f3n con la materia se refiere.<\/span><\/p>\n

El dispositivo experimental de Newton fue perfeccionado por Joseph Fraunhoffer (1787-1826). Este observ\u00f3 que la luz solar, al ser descompuesta por un dispositivo \u00f3ptico, presenta un conjunto de l\u00edneas oscuras situadas en la misma posici\u00f3n relativa respecto de la distribuci\u00f3n de los colores, efecto que tambi\u00e9n constat\u00f3 en la luz proveniente de los planetas y estrellas. La relaci\u00f3n de estas l\u00edneas con las propiedades de la materia fue puesta de manifiesto por Gustav Kirchhoff (1824-1887) y Robert Bunsen (1811-1899) al analizar luz procedente de la llama producida por diferentes sustancias. En este caso, observaron que, cuando la sustancia se encuentra con un suficiente grado de pureza, la luz proveniente de su llama se descompone en un conjunto de rayas luminosas sobre un fondo oscuro, al contrario de lo observado con la luz solar. Sin embargo, cuando la luz de una fuente luminosa pasa a trav\u00e9s de un gas fr\u00edo observaron rayas oscuras sobre un fondo brillante an\u00e1logas a las que se aprecian en el espectro solar. Concluyeron que cada elemento tiene una forma particular de absorber o emitir luz siendo la longitud de onda a la que emite a alta temperatura la misma a la que absorbe cuando se enfr\u00eda.<\/span><\/p>\n

Kirchhoff y Bunsen interpretaron que las l\u00edneas oscuras en el espectro del Sol corresponden a absorci\u00f3n en la regi\u00f3n externa m\u00e1s fr\u00eda de la radiaci\u00f3n procedente del interior solar, mucho m\u00e1s caliente. Clasificando las l\u00edneas observadas fueron capaces de identificar la presencia en el Sol de un gran n\u00famero de elementos comunes en la Tierra. Sus experimentos les llevaron asimismo a descubrir dos nuevos elementos, el cesio y el rubidio, cuyo nombre proviene de las l\u00edneas azules (cesio) y rojas (rubidio) presentes en su espectro. Unos a\u00f1os m\u00e1s tarde, William Crookes (1832- 1919) descubri\u00f3 el talio utilizando la misma t\u00e9cnica y asociando su nombre a las l\u00edneas verdes de su espectro.<\/span><\/p>\n

El conocimiento del espectro de la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica se ampli\u00f3 con el descubrimiento de las ondas hertzianas en 1887 por Heinrich Hertz (1857-1894), los rayos X por Wilhelm R\u00f6ntgen (1845-1923) en 1895 y los rayos gamma por Paul Villard (1860-1934). La hip\u00f3tesis cu\u00e1ntica formulada por Max Planck (1858-1947) en 1900 condujo a la interpretaci\u00f3n de las l\u00edneas observadas en los espectros como consecuencia de la absorci\u00f3n o emisi\u00f3n de radiaci\u00f3n cuando un sistema cambia de un estado cu\u00e1ntico a otro de diferente energ\u00eda.<\/span>
<\/span>
<\/span>El comportamiento en los distintos rangos de longitudes de onda es consecuencia de la interacci\u00f3n con distintos grados de libertad de la materia. As\u00ed, la radiaci\u00f3n infrarroja interacciona con la vibraci\u00f3n y rotaci\u00f3n de las mol\u00e9culas, la luz visible y los rayos X con los electrones, los rayos gamma con los estados nucleares y las radiofrecuencias con el spin.<\/span><\/p>\n

En los primeros momentos de la experimentaci\u00f3n en este campo, cada grupo de investigadores dise\u00f1aba y calibraba su propio instrumental. La situaci\u00f3n cambi\u00f3 a partir de 1950, cuando equipos comerciales estuvieron disponibles. La incorporaci\u00f3n del l\u00e1ser increment\u00f3 exponencialmente las posibilidades de los equipos al permitir desarrollar nuevas t\u00e9cnicas como la espectroscop\u00eda resuelta en el tiempo que hace posible estudiar no solo la estructura sino la din\u00e1mica de una amplia variedad de procesos. Su aplicaci\u00f3n fue m\u00e1s all\u00e1 del mero inter\u00e9s por estudiar la composici\u00f3n de la materia y equipos como, por ejemplo, los de resonancia magn\u00e9tica nuclear, se convirtieron en herramientas habituales en el diagn\u00f3stico cl\u00ednico.<\/span><\/p>\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n

La Universidad de La Laguna dispone de un variado equipamiento espectrosc\u00f3pico distribuido entre los departamentos e institutos de investigaci\u00f3n. Gracias a ellos y al trabajo de sus investigadores se han publicado cientos de art\u00edculos en revistas especializadas y se desarrollan numerosos proyectos de investigaci\u00f3n, tanto experimentales como te\u00f3ricos o de aplicaci\u00f3n a la tecnolog\u00eda y las ciencias de la salud.<\/span><\/p>\n

Pero sin necesidad de sofisticados equipamientos, siempre podemos disfrutar del espect\u00e1culo que nos ofrece la naturaleza cada vez que la radiaci\u00f3n solar interacciona con las gotas de agua. En la imagen que ilustra este art\u00edculo, captada por la c\u00e1mara del profesor Vicente D. Rodr\u00edguez (reconocido investigador en este campo) en las proximidades del templo de Ankorg Wat (Camboya) se puede observar una combinaci\u00f3n de efectos producto de la refracci\u00f3n de la luz (arco iris) y de la dispersi\u00f3n de la luz (ausencia del azul en el arco iris e iluminaci\u00f3n rojiza del disco central), consecuencia de haber sido tomada en el atardecer. Prueba t\u00fa mismo.<\/span><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

FECHA: 20\/12\/2019 AUTOR JUSTO R. P\u00c9REZ CRUZ Dpto. de F\u00edsica AplicadaUniversidad de La Laguna El arco iris es uno de los espect\u00e1culos m\u00e1s bellos que nos ofrece la naturaleza. 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