Spectroscop
Spectroscopul este un dispozitiv destinat să observe spectrul luminii . A fost inventat de Joseph von Fraunhofer , un fabricant de sticlă german, în 1815.
Principiu
Principiul de funcționare este după cum urmează:
O fantă îngustă este iluminată cu ajutorul sursei de studiu; un prim colimare lentile face ca fasciculul de lumină care cade pe fața de intrare a prismei , sau a gratarului , în paralel ; după dispersia luminii, un al doilea obiectiv oferă pe un ecran o serie de imagini juxtapuse ale fantei, fiecare corespunzând unei lungimi de undă. Această serie de imagini, liniile, constituie spectrul sursei de lumină.
Exemple:
- Lumina albă este împărțită în benzi colorate în culorile cerului curcubeu , este un spectru continuu.
- Un gaz încălzit la incandescență dă linii strălucitoare de lungimi de undă specifice, este un spectru de emisie a cărui dispunere a liniilor este caracteristică acestui gaz.
- Același gaz rece interpus în fața sursei de lumină albă absoarbe unele dintre radiațiile emise de această sursă; la locul liniilor luminoase ale spectrului anterior, se observă liniile întunecate. Este un spectru de absorbție.
utilizare
Utilizarea spectroscopului poate fi aplicată gemologiei sau mineralogiei . Într-adevăr, datorită culorii lor , aceste materiale absorb anumite lungimi de undă ale luminii albe. Alte lungimi de undă sunt transmise și constituie astfel culoarea materialului.
Observarea acestor materiale folosind un spectroscop ne poate arăta spectre de absorbție a culorilor foarte specifice anumitor pietre prețioase. Apoi spunem că acestea sunt spectre de diagnostic.
Unele materiale au aceeași culoare, dar elementul responsabil de culoare (elementul cromator) nu este același. În schimb, două materiale cu culori diferite, dar al căror element cromatic este același, ne pot arăta spectre foarte asemănătoare.
În gemologie, există două tipuri de spectroscop:
- spectroscopul prismei;
- spectroscopul de rețea cu difracție.
Spectroscopul prismei
Un spectru prin refracție și împrăștiere a luminii este generat de o serie de prisme. Observăm un „ curcubeu ”. (vezi numărul Abbe , constringență)
Spectroscopul este format dintr-un tub. La un capăt al tubului se află distanța focală prin care observatorul privește, la celălalt capăt, o fantă.
În interiorul tubului se află o lentilă, precum și o serie de trei sau cinci prisme una lângă alta și realizate din două tipuri diferite de sticlă care alternează astfel încât raza de lumină care trece prin structură să fie cât mai dreaptă posibil.
Prismele nu trebuie să absoarbă lumina în niciun caz și nu trebuie să fie birefringente .
Spectroscopul prismatic prezintă un spectru neliniar .
Spectroscopul de grătar
Un spectru este obținut datorită unei rețele de difracție formate dintr-o placă subțire pe care au fost gravate mici fante paralele. Când lumina incidentă lovește această napolitană, aceasta este difractată. Există, de asemenea, un „curcubeu. »Rețeaua de difracție este plasată în interiorul unui tub care formează o membrană . La un capăt se află ocularul prin care observatorul privește spectrul; la celălalt capăt, o fantă.
În interiorul tubului: placa înclinată și o lentilă.
Spectrul format este liniar.
În principiu și în utilizarea ambelor tipuri de spectroscop, este de preferat ca culoarea roșie să apară în stânga și violet în dreapta. În Statele Unite, totuși, este obișnuit, dacă nu obișnuit, să observați aceste culori invers: roșu în dreapta, violet în stânga (nu există niciun motiv pentru aceasta, totul depinde de manevrarea dorită și de ordinea dorită , nu există o convenție care să reglementeze utilizarea unui spectroscop)
De asemenea, este de preferat să observați spectrele într-o cameră întunecată folosind lumină albă neabsorbantă (permițând trecerea unui spectru continuu, vezi mai sus).
Gemul sau materia primă trebuie să fie translucide spre transparente. Opacitatea nu permite trecerea luminii, nici un spectru nu va fi vizibil.
Materialele pot fi testate în două moduri diferite. În lumina directă sau în lumina reflectată.
Exemple de spectre de absorbție diagnostic și cauza lor.
Safir albastru : o linie neagră la 450 de nanometri in albastru. Element cromator responsabil de absorbție: fier . Deoarece fierul este o impuritate, se spune că bijuteria este alocromatică.
Peridot (verde): de obicei , o bandă subțire de la 493 nanometri, 473 nanometri la o linie, o linie la 453 nanometri, iar banda de la 435 la 400 nanometri. Element cromat responsabil pentru absorbție: de asemenea fier. Deoarece fierul este o parte integrantă a compoziției chimice a peridotului, se spune că bijuteria este idiocromatică.
Constatăm că fierul absoarbe în jur de 450 nanometri în ambele cazuri.
Aveți grijă, spectroscopul indică cu siguranță spectre de diagnostic, dar nu ajută întotdeauna la deosebirea materialelor sintetice de materialele naturale. În plus, nu toate pietrele produc în mod necesar un spectru. Uneori este dificil să se distingă de peridot de exemplu sau zircon .
Deși zirconul este alcătuit în mod ideal din aproximativ cincizeci sau mai multe linii fine de intensitate variabilă, linia distinctă la 653 nanometri ar trebui să fie un bun indicator al spectrului de absorbție a uraniului din zircon.