Was ist ein Spektrometer?
Spektrometer sind Instrumente, die das Licht in verschiedene Farben zerlegen und die Intensität jeder Farbe messen. Als Elemente für die Spektroskopie von Licht bei verschiedenen Wellenlängen werden Gitter (diffraktive Elemente) und Prismen (brechende Elemente) verwendet. Diffraktive Elemente werden häufig in den gängigen Spektrometern verwendet, da sie die Kontrolle der Spektren erleichtern. Spektrometer werden in einem breiten Wellenlängenbereich eingesetzt, von langen Wellenlängen wie dem fernen Infrarot bis hin zu kurzen Wellenlängen wie Röntgenstrahlen. Für die verschiedenen zu messenden Wellenlängen werden jedoch unterschiedliche Techniken verwendet und es ist schwierig, mit einem einzigen Spektrometer alle Wellenlängen zu messen.
Anwendungen von Spektrometern
Spektrometer werden zur Qualitätskontrolle der Beleuchtung und zur Messung des Reflexions- und Transmissionsgrads von Materialien eingesetzt. Sie werden zur Messung einer Vielzahl von Lichtarten eingesetzt. Sie werden zum Beispiel zur Überprüfung der Intensität und Wellenlänge von Lampen und LED-Leuchten verwendet. Spektrometer werden immer dann eingesetzt, wenn es um die Qualitätskontrolle bei der Herstellung solcher lichtbasierter Produkte geht.
Sie werden auch verwendet, um den Reflexionsgrad und die Durchlässigkeit von Materialien wie dünnen Filmen, Glas und Kunststoffen zu prüfen. Darüber hinaus können sie zur Messung der Lichtabsorption von Pflanzen und Chemikalien verwendet werden. Die optischen Eigenschaften von Materialien sind so wichtig für das Verständnis ihrer Merkmale, dass sie von vielen Universitäten und Forschungseinrichtungen verwendet werden.
Funktionsweise von Spektrometern
Spektrometer zerlegen und erkennen Licht gemischter Wellenlängen nach Wellenlängen.. Licht unterscheidet sich je nach seiner Wellenlänge in der Farbe, und Licht, das eine Mischung aus verschiedenen Wellenlängen ist, wie z. B. Sonnenlicht, wird als weißes Licht bezeichnet. Bei der Spektroskopie wird dieses weiße Licht in Licht verschiedener Wellenlängen aufgespalten. Es gibt zwei Arten von Spektroskopiemethoden: Beugungsgitter und Brechungsgitter.
- Verwendung von Beugungsgittern
Diese Methode der Spektroskopie nutzt Lichtbeugung und Interferenz. Zunächst fällt das Licht auf eine Metall- oder Glasplatte mit regelmäßigen Schlitzen. Dabei kommt es zur Beugung und Interferenz und das Licht wird in verschiedene Wellenlängen zerlegt. - Verwendung von Brechungsgittern
Diese Methode der Spektroskopie macht sich die Unterschiede im Brechungsindex von Materialien zunutze. Häufig werden dafür Prismen verwendet. Wenn weißes Licht auf ein Prisma fällt, wird das Licht aufgrund der unterschiedlichen Brechungsindizes bei verschiedenen Wellenlängen aufgespalten.
Typische Spektrometer sind mit einem Monochromator ausgestattet, der eine einzige Wellenlänge misst und das spektral aufgespaltene Licht misst. In den meisten Fällen werden Beugungsgitter verwendet und die Intensität einer bestimmten Wellenlänge wird anhand des Phänomens der unterschiedlichen Reflexionswinkel bei verschiedenen Wellenlängen ermittelt.