História da espectroscopia

A história da espectroscopia começou com as experiências ópticas de Isaac Newton (1643–1727).^[1] Embora já se soubesse que a luz solar pode ser decomposta nas cores do arco-íris desde a antiguidade, foi Newton quem, pela primeira vez, no ano de 1665-1666 (século XVII), descreveu adequadamente o fenômeno da decomposição da luz por um prisma. Newton usou o termo espectro para descrever as cores do arco-íris que se revelam a partir da decomposição da luz branca ao atravessar um prisma. As experiências de Newton foram fundamentais para o aparecimento da espectroscopia, inaugurando uma nova área na ciência.

No início do século XIX, o óptico Joseph von Fraunhofer fez avanços experimentais com espectrômetros dispersivos, permitindo o desenvolvimento de uma melhor técnica científica e maiores resultados quantitativos. Desde então, a espectroscopia desempenha um papel fundamental na química, física e astronomia.^[2]

Os romanos já estavam familiarizados com a capacidade de um prisma produzir um arco-íris. Newton estudou este fenômeno de forma sistemática durante as suas experiências com a óptica, estabelecendo no seu livro Opticks o conceito de dispersão de luz. Ele demonstrou que a luz branca pode ser dividida em infinitas cores, por meio de um prisma. Ele também mostrou que o prisma não cria as cores, mas separa as partes constituintes da luz branca. A teoria corpuscular da luz de Newton foi gradualmente substituída pela teoria das ondas. Durante o século XIX, a medição quantitativa de luz dispersa foi reconhecida e padronizada. Experiências subsequentes com prismas forneceram os primeiros indícios de que os espectros são associados com componentes químicos específicos. Cientistas observaram a emissão de padrões distintos de cor quando determinados sais eram adicionados a chamas de álcool.^[3]

Joseph von Fraunhofer fez um avanço significativo, quando descobriu que um prisma poderia ser substituído por uma rede de difração para a dispersão da luz, assim aprimorando a teoria de interferência da luz desenvolvida por Thomas Young, François Arago e Augustin-Jean Fresnel. Fraunhofer conduziu as suas próprias experiências para demonstrar o efeito da passagem da luz por uma única fenda retangular, duas fendas, e assim por diante, eventualmente desenvolvendo um meio de espaçar milhares de fendas para formar uma rede de difração. A interferência obtida por uma rede de difração produz uma resolução espectral maior do que a de um prisma e permite que os comprimentos de onda dispersos sejam quantificados. O estabelecimento de uma escala de comprimento de onda quantificada feito por Fraunhofer abriu caminho para a correspondência dos espectros observados em vários laboratórios, a partir de várias fontes (como chamas e a luz solar) e com diferentes instrumentos. Esse fez e publicou observações sistemáticas do espectro solar e das suas faixas escuras, determinando os seus comprimentos de onda. Estas ainda são conhecidas como linhas de Fraunhofer.^[4]

• 1665 – I. Newton: experiências de dispersão da luz (prisma).
• 1729 – 1760: Bouguer: a graduação da luz (fotometria).
• 1752 – Th. Melvill: estuda a chama de sódio (espectro de emissão).
• 1777 – Scheele: reações químicas e espectro de radiação.
• 1800 – W. Herschel: descobre a região espectral do infravermelho (IR).
• 1801 – J.W. Ritter: da radiação ultravioleta (no AgCl).
• 1802 – Th. Young: fenômeno de interferência. Calculou os valores dos comprimentos de onda (λ) das cores reconhecidas por Newton.
• 1802 – W. Wollaston: estudos da difração da luz (fenda).
• 1811 – Arago: fenômeno da polarização rotatória.
• 1814 – J. Fraunhofer: observação de espectros de estrelas.
• 1822 – J. Herschel: espectro visível de chamas.
• 1834 – Talbot: identificação dos corpos mediante seus espectros.
• 1836 – J. Herschel: dispositivo para medir brilhos estrelares.
• 1842 – C. Doppler e Fizeau 1848: Variação do comprimento de onda (λ) para uma fonte em movimento.
• 1849 – Foucault: absorção ressonante num meio emissor.
• 1853 – A. Beer: relação entre absorção da luz e a concentração do meio.
• 1856 – Meyerstein: primeiro espectroscópio moderno de prismas.
• 1859 – G.R. Kirchhoff propoe a teoria de absorção e emissão da luz.
• 1861 – G.R. Kirchhoff e R. Bunsen: espectros de metais alcalinos.
• 1861 – W. Crookes identifica o tálio (linha espectral verde); P.J.C. Janssen observa a linha amarela do espectro solar que N. Lockyer, E. Frankland atribuíram ao hélio.
• 1862 – G.G. Stokes: transparência do quartzo no UV.
• 1863 – Mascart: absorção da radiação UV na atmosfera em 295 nm.
• 1864 – W. Huggins e W. Miller: espectro de uma nebulosa.
• 1868 – Huggins: mede o desvio para o vermelho da estrela Sirius; Jansen e Lockyer descobrem a linha do hélio no espectro solar.

• História da ciência
• Espectroscopia
• Mecânica quântica

Referências

• A espectroscopia e a química: da descoberta de novos elementos ao limiar da teoria quântica- Química Nova na Escola, publicação da Sociedade Brasileira de Química

• Este artigo foi inicialmente traduzido, total ou parcialmente, do artigo da Wikipédia em inglês cujo título é «History of spectroscopy».