CAPÍTULO 9: APLICACIONES CIENTÍFICAS DEL LÁSER
estas teorías y la fuente más precisa
de los valores de constantes universales como la velocidad de la luz, la
constante de Planck o la masa de los
electrones y protones. Asimismo, la espectroscopía nos ayuda a averiguar
de qué están hechas las estrellas y
cómo ha evolucionado nuestro universo.
La espectroscopía ha sido además numerosas veces el motor en la
búsqueda de teorías cada vez más
completas de las interacciones básicas de la materia. El átomo de hidrógeno en particular ha sido el campo
de prueba para desarrollar la MecáLongitud de onda (nm)
nica Cuántica.
Cada línea de emisión atómica
Figura 9.2. Espectros de emisión. (a) Bombilla de
tiene por lo general una cierta anfilamento incandescente; (b) Lámpara de sodio
chura en frecuencias, es decir, no se
de alta presión; (c) Lámpara de mercurio. Estos
emite en una única frecuencia f sino
espectros han sido tomados con el montaje casero que se describe en el Anexo II.
en un pequeño intervalo f. El tamaño de este intervalo, o anchura espectral, depende, entre otras cosas, de la temperatura del gas emisor a través
del efecto Doppler.
En un gas a alta temperatura los átomos están en continuo movimiento,
de modo que la emisión de los átomos que se mueven en dirección al observador se percibe a una frecuencia ligeramente superior a la de los que se mueven
en la dirección opuesta, dando lugar a una línea espectral con una cierta anchura respecto a la frecuencia central o frecuencia de emisión del átomo en
reposo. Este ensanchamiento Doppler puede enmascarar detalles del espectro
que son importantes para comprender la estructura de la materia. Por tanto, al
hacer medidas espectroscópicas resulta esencial distinguir los efectos que proceden de las condiciones del sistema, como la presión y la temperatura, de los
que son propios de la estructura de los átomos y moléculas.
Los láseres sintonizables de colorante, introducidos en los años setenta, supusieron una gran revolución en la espectroscopía, ya que con una anchura
de banda de emisión muy pequeña de apenas unas décimas de gigahertzio4
permitieron acceder por primera vez a la estructura fina del espectro del hidrógeno que quedaba oculta bajo el ensanchamiento Doppler. La estructura fina
L
A
S
O
4
134
C A
N
M A
A
A L
S
El ensanchamiento Doppler correspondiente a un gas de hidrógeno a temperatura ambiente
es de unos 8 gigahertzios.