Spectroscopie
Spectroscopie is een verzamelnaam voor wetenschappelijke technieken waarmee men stoffen kan onderzoeken aan de hand van hun elektromagnetische spectrum; men bestudeert de interactie van materie met straling van verschillende energie.[1][2] Spectroscopische technieken worden toegepast in de natuurkunde, materiaalkunde en de analytische en fysische chemie om de samenstelling, fysische structuur en elektrochemische eigenschappen van een atomair of moleculair systeem te bepalen.
Spectroscopie is van groot belang in de astronomie, bijvoorbeeld om de samenstelling van sterren te onderzoeken. Spectroscopische technieken spelen ook een rol in de biochemie en medische wetenschappen, bijvoorbeeld bij de analyse van organische moleculen en tijdens medische beeldvorming.
Een basisprincipe in de spectroscopie is het verschijnsel dat licht of andere straling, door een prisma of diffractierooster, in verschillend gekleurde lichtbundels wordt opgesplitst. Dat verschijnsel wordt dispersie genoemd. Er ontstaat een karakteristiek lijnpatroon, een spectrum, dat uniek is voor een bepaalde stof. Spectroscopische analyse is zeer gevoelig: men kan bijvoorbeeld individuele atomen in een stof detecteren. Bij de meeste spectroscopische analyses kan met het emissiespectrum een miniem voorkomend sporenelement in een materiaal worden gedetecteerd.
Geschiedenis en toepassing
[bewerken | brontekst bewerken]Er werd met de spectroscopie eerst alleen het onderzoek naar atomen en moleculen bedoeld, waarbij alleen straling van verschillende golflengten van het elektromagnetische spectrum: infrarood, licht, ultraviolet en röntgenstraling een rol speelde. De ramanspectroscopie is daar een voorbeeld van. Er is de atoomspectroscopie voor de beschrijving en analyse van atomen en de molecuulspectroscopie voor moleculen.
Spectroscopie kijkt naar de toestanden van microscopische systemen. Deze zijn meestal discreet, met een energieniveau, een halveringstijd, spin, pariteit, een spectrum van eigenschappen op deeltjes in de kwantummechanica. Een instrument waarmee het spectrum van straling bestudeerd wordt is een spectroscoop.
In het algemeen wordt binnen de spectroscopie van een systeem de inwendige structuur beschreven met het spectrum van metastabiele, soms maar kortdurende toestanden zoals de excitatie van elektronen, die door de absorptie van straling kunnen worden gevormd en die door de emissie ervan kunnen vervallen. Door het bestaan van behoudswetten kan het spectrum van het te bestuderen systeem worden bepaald door waarneming van geabsorbeerde of geëmitteerde straling. Hierbij kan straling behalve elektromagnetisch ook van een andere aard zijn. Zo bestaat alfastraling uit heliumkernen en bètastraling uit elektronen, maar er is ook straling van protonen en van neutronen mogelijk.
Hetzelfde geldt voor subatomaire materie, zo spreekt men bij de studie van atoomkernen van kernspectroscopie, waarbij de gammastraling een hoofdrol speelt. Bij de studie van tal van gebonden systemen van elementaire deeltjes komt de spectroscopie ook voor, zo zijn er bijvoorbeeld positroniumspectroscopie, hadronspectroscopie, mesonspectroscopie.
In de astronomie
[bewerken | brontekst bewerken]Spectroscopie in de astronomie is een belangrijk hulpmiddel om de samenstelling van sterren en andere hemellichamen te kunnen bepalen. Sterren worden dan ook naar hun spectraalklasse ingedeeld. Pionier op het gebied van astronomische spectroscopie was de Engelsman William Huggins samen met zijn vrouw Margaret Lindsay Huggins. Ook is door de verschuiving van bekende spectraallijnen door middel van het dopplereffect de snelheid van objecten te bepalen. Willam Huggins bepaalde op deze manier in de 19e eeuw de snelheid waarmee de ster Sirius zich van de aarde verwijdert: ruim 20 mijl per seconde. Weer later ontdekte Edwin Hubble dat hoe verder sterrenstelsels van ons af staan, hoe groter de roodverschuiving van de spectraallijnen is.
- voetnoten
- ↑ (en) Philip R. Bunker and Per Jensen. (1998), Molecular Symmetry and Spectroscopy, NRC Research Press, Ottawa ISBN 9780660196282
- ↑ (en) D. Papoušek and M. R. Aliev. (1982), Molecular Vibrational-Rotational Spectra Elsevier, Amsterdam
- literatuur
- (en) Atkins, P. & De Paula, J. (2011). Physical Chemistry for the Life Sciences. Oxford University Press, "Biochemical spectroscopy". ISBN 978-0-19-956428-6.
· 
· 
