ESPECTROSCOPIOS [4]

Durante el siglo xx, la espectroscopia se desarrolló en varias direcciones. Por un lado, se desarrolló toda una interpretación teórica del fenómeno basada en la mecánica cuántica, una nueva teoría cuyo nacimiento estuvo motivado en parte por los estudios espectroscópicos. Por otro lado, se produjeron un gran número de innovaciones en el diseño de estos aparatos y se ampliaron y diversificaron sus aplicaciones en áreas tan diversas como la física teórica, la química cuántica, la industria metalúrgica, la astrofísica o la medicina. Una de las principales innovaciones fue la ampliación de la frecuencia de radiaciones estudiadas que durante buena parte del siglo xix estuvo limitado al espectro visible de la luz. Este espectro visible cubre sólo un limitado grupo de longitudes de onda, quedando fuera de ellas tanto las radiaciones menos energéticas como los rayos infrarrojos o las ondas como las que poseen más energía, por ejemplo, las radiaciones ultravioletas o los rayos X. En determinadas circunstancias, algunas de estas radiaciones también son absorbidas o emitidas por ciertas sustancias, dando lugar a espectros semejantes al espectro visible que se denominan espectros ultravioleta, espectro infrarrojo, etc.

A lo largo de la primera mitad del siglo xx, también se mejoraron y diseñaron nuevos procedimientos para la detección de la emisión (o la absorción) luminosa producida por las muestras, especialmente con el desarrollo de las células fotoeléctricas y fotodiodos. Estos aparatos tienen la propiedad de transformar la luz incidente sobre ellos en una señal eléctrica que puede ser medida mediante un galvanómetro, lo que permite calcular la intensidad de la radiación incidente. Son, debido a ello, la base de los fotómetros o instrumentos destinados a la medición de las intensidades de las radiaciones luminosas. En la actualidad, los más populares son los empleados en fotografía, bien integrados dentro de las cámaras fotográficas comerciales o como un pequeño aparato que se utiliza antes de realizar la fotografía.

Mucho más relacionados con las técnicas espectroscópicas son los denominados "fotómetros de llama"que permiten la determinación de trazas de iones metálicos en disolución, gracias a las características líneas de emisión producidas por estos átomos al ser calentados a altas temperaturas. El método puede ser empleado para la detección de sustancias metálicas como sodio, potasio, calcio, rubidio, cesio, etc., aunque resulta poco útil para sustancias no metálicas. Esta técnica ha sido conocida y utilizada desde el siglo xix por autores como Alexander Mitscherlich (1836-1918), que mostraron sus interesantes aplicaciones en el análisis, pero el desarrollo de los fotómetros de llama no se produjo hasta el siglo xx. Estos aparatos consisten en un mechero que permite obtener las altas temperaturas deseadas y un detector de la radiación emitida por la muestra, que consiste generalmente en una célula fotoeléctrica o fotodiodo. En general, el método requiere una calibración previa del instrumento mediante disoluciones patrón de concentración conocida

La combinación de las características de los espectroscopios con los fotómetros dio lugar al desarrollo de los espectrofotómetros, especialmente en las décadas centrales del siglo xx. Se trata de instrumentos que permiten estudiar la absorción o la emisión luminosa de un color particular, es decir, de una banda limitada de longitudes de onda, por lo que presentan las ventajas tanto de los espectroscopios como de los fotómetros y los colorímetros, tal y como se ha indicado en el apartado dedicado a estos últimos. Constan de una fuente de radiación monocromática y un analizador de la misma que, por lo general, permite estudiar no sólo la luz visible sino también las radiaciones infrarrojas o ultravioletas. Los primeros espectrofotómetros fueron diseñados durante el primer tercio del siglo xx por los constructores Adam Hilger de Londres y Franz Schmidt & Haensch de Berlín.

El modelo de espectrofotómetro más frecuente en la colección es el famoso modelo Spectronic 20 de la casa Bausch & Lomb, Rochester, N.Y. (USA). Este instrumento emplea una red de difracción para separar las longitudes de onda de la luz producida por una lámpara de tungsteno. Esta red puede moverse mediante un botón regulador (3), de modo que se pueden seleccionar la longitud de onda que se desea emplear [7]. Tras atravesar la muestra, el rayo luminoso incide sobre un medidor fotoeléctrico que lo convierte en una señal eléctrica que se puede relacionar fácilmente con la intensidad del rayo luminoso.