fisica

Tipos de líneas espectrales



Espectro continuo


Líneas de emisión


Líneas de absorción
Las líneas espectrales son el resultado de la interacción entre un sistema cuántico —por lo general, átomos, pero algunas veces moléculas o núcleos atómicos— y fotones. Cuando un fotón tiene una energía muy cercana a la necesaria para cambiar el estado de energía del sistema (en el caso delátomo el cambio de estado de energía sería un electrón cambiando de orbital), el fotón es absorbido. Tiempo después, será reemitido, ya sea en la misma frecuencia —o longitud de onda—1 que originalmente tenía, o en forma de cascada, es decir, una serie de fotones de diferente frecuencia. La dirección en la que el nuevo fotón será reemitido estará relacionada con la dirección de donde provino el fotónoriginal.
Dependiendo del tipo de gas, la fuente luminosa y lo que arribe al detector, se pueden producir dos tipos de líneas: de emisión o de absorción. Si el gas se encuentra entre el detector y la fuente de luz —la cual, por lo general, se tratará de una fuente con espectro continuo—, de tal forma que el detector pueda observar el espectro tanto del gas como de la fuente, se observará unadisminución de la intensidad de la luz en la frecuencia del fotón incidente, debido a que la mayor parte de los fotones reemitidos saldrán en direcciones diferentes a las que poseían los fotones originales. En este caso se observará una línea de absorción. Por otro lado, si el detector es capaz de observar el gas, pero no puede ver la fuente de luz, se observarán solamente los fotones reemitidos,resultando en líneas de emisión.
La posición de las líneas espectrales depende del átomo o molécula que las produzca. Debido a lo anterior, estas líneas son de gran utilidad para identificar la composición química de cualquier medio que permita pasar la luz a través de él. Varios elementos químicos se han descubierto gracias a la espectroscopia. Entre algunos de éstos están el helio, el talio y elcerio. Las líneas espectrales también dependen de las condiciones físicas del gas. Por esta razón, son comúnmente utilizadas para determinar las características físicas, además de la composición química, de estrellas y otros cuerpos celestes, para los cuales no existe ningún otro método de análisis.
Existen otros mecanismos de producción de líneas espectrales, además de las interaccionesfotón-átomo. Dependiendo del tipo de interacción física (entre moléculas, átomos, etc.), la frecuencia de los fotones resultantes puede ser muy diversa. Debido a esto, se pueden observar líneas en cualquier región del espectro electromagnético, desde las ondas de radio hasta los rayos gamma.


Cuando un núcleo radiactivo emite una radiación, decimos que "decae", y llamamos al proceso "decaimientoradiactivo". De un núcleo radiactivo sabemos que en algún momento va a decaer, pero no podemos saber el momento preciso en que ello sucederá. Esto se parece mucho a lo que sucede que con nosotros mismos: sabemos que (¿desgraciadamente?) no somos inmortales, pero no podemos predecir el instante preciso de nuestra muerte.

Un núcleo inestable (es decir, radiactivo) no tiene un tiempo de vidabien definido, sino que tiene una probabilidad de decaer por unidad de tiempo. Esta probabilidad, llamada "constante de decaimiento", no depende del tiempo que haya "vivido" ese núcleo, o más precisamente, que haya mantenido sus características. Esto es muy semejante a lo que sucede cuando revoleamos una moneda: que salga cara o ceca no depende de lo que haya salido antes. La constante dedecaimiento se simboliza corrientemente por la letra l.

La idea de probabilidad es esencial aquí. Si tenemos una gran cantidad de núcleos radiactivos iguales, no podemos decir a ciencia cierta cuál núcleo particular experimentará una de estas transformaciones en un dado momento, sino que sólo podemos prever el número de núcleos que se habrán transformado al cabo de un tiempo dado. Algo...