11.03: Espectroscopio
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Los materiales pueden absorber partes del espectro electromagnético, y cuando las partes absorbidas caen dentro del rango visible, esa parte absorbida influirá en el color del material.
Cuando se observa una gema con un espectroscopio, las partes absorbidas se muestran como líneas oscuras y/o bandas en la imagen del espectroscopio.
Existen dos tipos de espectroscopios utilizados en gemología:
- Espectroscopios de difracción de rejilla (basados en difracción)
- Espectroscopios prismáticos (basados en dispersión)
Básico
Absorción
El color, según lo percibe el ojo humano, consiste en los 7 colores del arco iris: Rojo, Naranja, Amarillo, Verde, Azul, Índigo y Violeta. Todos estos colores viajan a diferentes velocidades y tienen sus propias longitudes de onda. Cuando todos los colores anteriores se combinan, lo vemos como luz blanca.
Cuando la luz blanca alcanza una sustancia, parte de los componentes de la luz puede ser absorbida por la sustancia. Los otros componentes ligeros (residuo) forman el color de esa sustancia. Por ejemplo, si una gema absorbe todos los colores del arco iris excepto el rojo, solo será visible la parte roja de la luz blanca original, y la piedra preciosa, por lo tanto, será roja.
Cuando se ve a través de un espectroscopio, las partes de luz absorbidas por esa piedra preciosa desaparecerán de la imagen del espectro y solo el rojo será visible en el prisma del espectroscopio.
De igual manera, si todos los colores excepto el rojo y el azul son absorbidos por una piedra preciosa, los colores residuales (rojo y azul) darán lugar a una gema morada.
Las imágenes a continuación dan un crudo ejemplo de ambas situaciones antes mencionadas.
Figura\(\PageIndex{1}\): Absorción de todas las longitudes de onda excepto rojo
Figura\(\PageIndex{2}\): Absorción de todas las longitudes de onda excepto rojo y azul
Por supuesto, en la vida real, las imágenes espectrales son mucho más sofisticadas, con pequeñas líneas y bandas que indican partes de absorción específicas de la luz blanca.
La energía de los colores absorbidos (o mejor, “longitudes de onda”) se transforma dentro de la piedra preciosa en otros tipos de energía, principalmente calor.
Se debe considerar el color como una forma de energía que viaja a una longitud de onda específica.
Tipos de espectroscopios
En gemología, hacemos uso de dos tipos diferentes de espectroscopios, cada uno con sus propias características.
1. Espectroscopio de rejilla de difracción
El espectroscopio de rejilla de difracción se basa en el principio de difracción. A lo mejor la marca más conocida es OPL, la cual es producida en Reino Unido por Colin Winter.
La luz entra a través de una hendidura estrecha y luego es difractada por una película delgada de material de rejilla de difracción. Esto produce una imagen de espectro lineal con una vista generalmente mayor de la parte roja que un espectroscopio prismático.
Estos espectroscopios no tienen una escala incorporada.
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Figura\(\PageIndex{3}\): Espectro de rejilla de difracción |
Figura\(\PageIndex{5}\): Dentro del espectroscopio de rejilla de difracción |
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Figura\(\PageIndex{4}\): Espectro de rejilla de difracción con escala en nm |
2. Espectroscopio de prisma
El espectroscopio prismático se basa en la dispersión. La luz entra a través de una hendidura estrecha (algunos modelos permiten ajustar el ancho de la hendidura) y luego se dispersa a través de una serie de prismas. Algunos modelos tienen un accesorio con una báscula incorporada. Estos modelos son generalmente más caros que sus primos tipo difracción.
Debido a que los espectroscopios prismáticos se basan en la dispersión, el área azul del espectro está más extendida y las partes rojas están más condensadas que los tipos de rejilla de difracción.
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Figura\(\PageIndex{6}\) : Espectro prismático |
Figura\(\ PageIndex {8}\): Dentro del espectroscopio prismático |
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Figura\(\PageIndex {7}\): Espectro prismático con escala en nm |
Uso del espectroscopio
El uso del espectroscopio plantea muchos problemas para quienes no están familiarizados con el instrumento. Por lo tanto, antes de intentar determinar los espectros de absorción de las gemas, lo mejor es sostener el espectroscopio contra algunas fuentes diferentes de iluminación, como una bombilla fluorescente, un monitor de computadora, etc. Esto le mostrará bandas de absorción muy claras en la mayoría de los casos.
Figura\(\PageIndex{9}\): Uso del espectroscopio con luz reflejada
El uso adecuado del espectroscopio y la iluminación es vital a la hora de querer ver buenos espectros de piedras preciosas.
La técnica más utilizada es hacer uso de la luz reflejada. La luz ingresa al pabellón de una piedra preciosa en un ángulo de 45º y el espectroscopio debe colocarse en el mismo ángulo en el otro lado.
La luz recorrerá su camino más largo posible de esta manera, recogiendo la mayor cantidad de color.
Para evitar que el fondo sobre el que se asienta la piedra provoque lecturas falsas, se debe usar un subterráneo negro no reflectante, como un pequeño trozo de terciopelo negro.
Otra técnica es posicionar la piedra preciosa y la fuente de luz (penlight) en una mano de tal manera que la fuente de luz ilumine la gema por detrás, viendo así la piedra preciosa en luz transmitida.
Hay bonitos soportes para espectroscopios (algunos con iluminación incorporada) en el mercado, pero ganar algo de experiencia elimina la necesidad de ellos.
Para el nuevo usuario, se recomienda comenzar con una piedra preciosa que produzca un espectro de absorción claro, como el rubí sintético.
Temas relacionados
- Fraunhofer
- Dispersión
- Difracción
Fuentes
- Una guía para estudiantes de espectroscopia (2003) - Colin Winter FGA, DGA