O termo espectroscopia é utilizado nas disciplinas de física e química para se referir à técnica de aferimento de dados físico-químicos através da transmissão, absorção ou reflexão da energia radiante incidente em uma amostra. Sua origem encontra-se no estudo da luz visível dispersa de acordo com seu comprimento de onda, por exemplo, por um prisma.
Embora a natureza espectral da luz esteja presente no arco-íris, demorou para que o homem reconhecesse o seu significado. Não foi até 1666 que Newton mostrou que a luz branca a partir do sol pode ser repartida em uma série contínua de cores. Newton introduziu a palavra "espectro" para descrever tal fenômeno, utilizando uma superfície com um pequeno orifício que emitia um feixe de luz, uma lente para focá-lo, um prisma de vidro para dispersá-lo, e uma tela para exibir o espectro resultante. Assim, a análise da luz feita por Newton é considerado o marco inicial da ciência da espectroscopia.
Esquema básico de um espectroscópio. Ilustração: gstraub / Shutterstock.com
A partir daí, os pesquisadores entendem que a radiação solar possui componentes fora da parte visível do espectro. Estes estudos foram os precursores de medições radiométricas e fotográfica da luz, respectivamente. Outra importante contribuição ao desenvolvimento da espectroscopia encontra-se nas pesquisas do alemão Joseph Fraunhofer, que ao observar que o espectro do sol, quando suficientemente disperso é atravessado por um grande número de finas linhas escuras (as chamadas linhas de Fraunhofer). Fraunhofer elaborou as primeiras normas para comparação de linhas espectrais obtidas a partir de prismas de vidros diferentes, além de estudar os espectros das estrelas e dos planetas, usando uma objetiva de telescópio para coletar a luz, dando com isso origem à ciência da astrofísica.
Apesar de suas realizações, Fraunhofer não entendia a origem das linhas espectrais que observava. Somente 33 anos após sua morte é que Gustav Kirchhoff estabeleceu que cada elemento e composto tem seu próprio espectro único, e que, ao estudar o espectro de uma fonte desconhecida, pode-se determinar sua composição química. Com esses avanços, espectroscopia se tornou uma verdadeira disciplina científica.
Em 1859, em sua famosa lei, Kirchhoff afirma que a potência emitida e absorvida da luz num determinado comprimento de onda são as mesmas para todos os corpos à mesma temperatura. Um gás, por exemplo, que irradia um espectro de linha deve, à mesma temperatura, absorver as linhas espectrais que irradia. Com isto, Kirchhoff e R. Bunsen explicam que as linhas de Fraunhofer no espectro do sol ocorrem devido a absorção do espectro contínuo emitida a partir do interior quente do sol por elementos na superfície mais fria. Com esta pesquisa, tornou-se possível a análise da atmosfera do Sol.
A espectroscopia passou a ser utilizada como ferramenta científica para sondar a estrutura atômica e molecular, inaugurando o campo da análise espectroquímica para analisar a composição dos materiais. Estas técnicas são utilizadas hoje para analisar os objetos, tanto terrestres e estelar, e continua a ser o nosso único meio de estudar os elementos químicos presentes nas estrelas.
Bibliografia:
The Era of Classical Spectroscopy (em inglês). Disponível em: <http://web.mit.edu/spectroscopy/history/history-classical.html>. Acesso em: 25 mai. 2012.
Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/fisica/espectroscopia/