Difusión de la luz en espectroscopia.

Las fuentes de luz de los espectrómetros generalmente emiten un amplio espectro de bandas de longitud de onda que deben separarse en líneas de longitud de onda discretas para que las use el espectrómetro. El componente que desempeña el papel de aislar una sola longitud de onda y dirigirla al compartimento de la muestra se denomina monocromador. El elemento de dispersión de luz en el monocromador es un prisma o una rejilla de difracción. En el caso de detección simultánea, se utiliza un policromador que dispersa la luz en varias longitudes de onda diferentes llegando a una serie de detectores después de pasar por el compartimento de la muestra.

Elementos difusores de luz

prismas

El prisma triangular refracta la luz en colores espectrales
Difusión de luz por Prisma

Todos estarían familiarizados con la propagación de un prisma en los laboratorios de física de su escuela. Un solo bloque triangular de vidrio difunde la luz en los familiares colores del arcoíris. Cada color se compone de un conjunto de longitudes de onda específicas. El poder del prisma se ha utilizado en espectrómetros para seleccionar líneas de longitud de onda específicas.

Ventajas de los prismas:

  • Los prismas son muy eficientes en todo el rango visible de alrededor de 400 - 1000 nm.
  • La transmitancia de la luz es casi del 100%.

Desventajas de los prismas

  • La dispersión no es uniforme en todo el espectro de longitud de onda y aumenta hacia longitudes de onda más cortas.
  • La mayoría de los instrumentos requieren de dos a tres prismas en serie para lograr la dispersión deseada
  • El vidrio absorbe fuertemente en el rango ultravioleta, por lo que se necesitan prismas de cuarzo o sílice fundidos en el rango ultravioleta.
  • Las pérdidas de luz ocurren en las interfaces de entrada y salida del prisma.

Rejillas de difracción

Rejilla de difracción
Esquema de la rejilla de difracción:

Una rejilla de difracción consta de una superficie en la que se graban surcos muy próximos entre sí. La separación entre las líneas es del orden de las longitudes de onda de la luz incidente que las incide. Divide y dobla las longitudes de onda incidentes en diferentes direcciones.

Las rejillas pueden ser reflectantes o transmisivas. En el orden cero, no hay difracción y el haz se refleja o se refleja según la naturaleza de la red. A ambos lados hay otros órdenes resultantes del patrón de interferencia del haz reflejado o emitido. Por lo general, hay dos tipos de cuadrículas en uso, a saber, clasificaciones regladas y cuadrículas holográficas.

Horarios regulares

Tanto las rejillas de transmisión como las de superficie reflectante se incluyen en esta categoría. El poder de dispersión de la red es directamente proporcional al número de líneas/mm. Una rejilla exhibe diferentes órdenes de difracción. Se puede granallar seleccionando el ángulo de ranura para producir la máxima eficiencia en ese ángulo

Rejillas holográficas

Una rejilla holográfica está formada por un campo marginal de interferencia de dos rayos láser cuyo patrón de onda estacionaria se expone a un sustrato pulido cubierto con un material fotorresistente. Tales rejillas son normalmente menos eficientes que las rejillas grabadas, ya que diferentes órdenes de dispersión disipan la energía de la luz, pero dan como resultado órdenes de difracción más agudos.

grisma

Este es un elemento dispersivo formado por la combinación de una rejilla de transmisión con un prisma. Compensa la aberración de la luz causada por la rejilla de difracción debido al efecto reflectante del prisma. Si bien ha encontrado favor en ciertas situaciones, su distribución no es lineal.

Espero que el artículo haya ayudado a aclarar algunos de sus conceptos sobre los elementos de difracción de la luz. Envíe sus comentarios.

Analista de Laboratorio

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