Espectres

En ciències, quan parles d’espectres, t’estàs referint a la descomposició de la llum en els seus components, segons la seva longitud d’ona. Quan plou i fa Sol ho veiem al cel, és l’arc de Sant Martí o arc del cel. La llum blanca del Sol és descomposta per la refracció, reflexió i dispersió produïda per les gotes d’aigua de la pluja quan cauen a la troposfera, la capa inferior de l’atmosfera, i passen del medi aire a l’aigua.  Només cal que tinguis el Sol a l’esquena i et plogui en algun lloc pel davant. Veuràs a l’arc primari sempre amb el color vermell a 42º d’elevació sobre l’horitzó i el violeta a 40º.

Això ocorre perquè a l’interior de la gota d’aigua, la llum va més o menys lenta, segons la seva longitud d’ona. Segons la llei d’Snell, no tots els seus components segueixen el mateix recorregut i es desvien lleugerament. Així apareixen els colors un just al costat de l’altre.

Els romans ja coneixien aquest fenomen òptic però en desconeixien la raó. No es va entendre fins que Newton el 1665 ho experimentà i conclogué que la llum blanca estava formada per tots els colors que formaven l’espectre. El 1802 l’anglès Wollaston va veure que l’espectre del Sol no era uniforme.

El 1814 en Fraunhofer, físic alemany, mirant la llum del Sol amb un espectroscopi va descobrir que hi havia 574 ratlles fosques. Més tard, el 1859, en Kirchoff i Bunsen, les van descriure com ratlles d’absorció atòmiques.

Aquestes ratlles corresponen a les longituds d’ona en què els electrons d’un àtom qualsevol poden aprofitar aquesta llum (energia) per fer un salt d’orbital i passar a un estat excitat. Per aquest motiu hi ha moltes ratlles, perquè les opcions de fer salts dintre d’un àtom són molt variades. Són específiques per a cada element químic, és com el seu carnet d’identitat. Cada espectre, com conjunt de ratlles, correspon a un únic àtom. Així es pot diferenciar un element d’un altre.

De totes formes, llegir un espectre no és tan senzill, hi ha molts factors que fan moure les ratlles de posició, o desdoblar-les, com els camps magnètics o la temperatura. I amb aquest ball no sempre és tan evident identificar un element o un compost químic.

Per aquest motiu, actualment tots els telescopis porten un espectrofotòmetre acoblat, per a fer espectres de tota la llum que els hi arriba. És l’única font d’informació que tenim del que hi ha per allà fora, la seva llum. Analitzant-la podem saber: composició, temperatura, velocitat de rotació, densitat, intensitat del camp magnètic, velocitat radial, de l’objecte que observem.

Cal esmentar a Cecilia Payne (1900-79), una jove astrònoma nascuda a Anglaterra que treballava a la Universitat de Harvard, que al 1925 estava fent el doctorat estudiant els espectres estel·lars, i va ser la primera en donar una explicació de la composició de les estrelles. Analitzant els espectres va deduir que, en lloc d’assemblar-se a la Terra, com es creia, estaven formades gairebé, exclusivament per hidrogen i heli, com així és.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 323 del novembre de 2026