Separa les ones monocromàtiques que componen la radiació estudiada i forma una imatge de l’espectre així determinat. Atesa la seva funció, és obvi que els elements bàsics d’un espectròmetre són un dispersor (sistema dispersiu), que descompon la radiació, i un receptor, sensible a la radiació dispersada. Les característiques concretes d’aquests elements permeten de distingir els diferents tipus d’espectròmetre: en l’espectròmetre d’escletxa el dispersor és un prisma o una xarxa de difracció, i en l’espectròmetre interferencial és un interferòmetre o una combinació d’interferòmetres i xarxes de difracció; si el receptor és un dispositiu que permet d’enregistrar l’espectre sobre un suport d’imatge, com una càmera fotogràfica, electronogràfica, CCD, o de televisió, el sistema és un espectrògraf; si el receptor és ocular, és a dir, si permet l’observació directa de l’espectre, és un espectroscopi; si l’instrument només forma la imatge d’una part de l’espectre de la radiació estudiada és un monocromador; finalment, si mesura la distribució espectral de l’energia de la radiació, és a dir, si compara les quantitats d’energia transportades per cada component de la radiació, l’instrument és un espectrofotòmetre.
Esquema d’un tipus d’espectròmetre d’escletxa: la llum procedent de la font emissora entra per l’escletxa graduable (axial o lateral), i és reflectida pel mirall col·limador; el dispersor (en aquest cas una xarxa de difracció d’estries gravades o hologràfica) envia la llum, ja separada, sobre un mirall focalitzador, el qual la focalitza a través d’un mirall semitransparent, sobre la finestra espectrogràfica (on hom pot col·locar una cambra fotogràfica o un altre tipus de detector, tot convertint l’instrument en un espectrògraf) o sobre la finestra d’escletxa graduable (que converteix l’aparell en un monocromador)
© Fototeca.cat
L’espectròmetre d’escletxa consta, generalment, dels següents elements: un col·limador, format per un diafragma (una escletxa o ranura de dimensions adients), que limita convenientment els feixos que provenen de la font de radiació (en el cas d’un telescopi, per exemple, l’escletxa és situada al seu focus imatge, per tal de recollir tota la llum de l’astre enfocat), i per un dioptre convergent (una lent o un mirall convergents), situat de tal manera que el diafragma estigui sobre el seu focus objecte per tal que el conjunt (diafragma + dioptre) transformi els feixos divergents que emergeixen del diafragma en els feixos paral·lels que surten del col·limador; un dispersor, que és essencialment un dispositiu que transmet diferenciadament diferents longituds d’ona, i que, generalment, és un prisma o una xarxa de difracció, consistent en una xarxa cristal·lina natural o artificial, en una làmina d’estries, gravades artificialment sobre una superfície transparent plana (xarxa transmissora) o una superfície metàl·lica plana i còncava (xarxa reflectora), en una imatge hologràfica impressionada sobre un material fotosensible (xarxa hologràfica), etc. (en el cas del prisma, la dispersió és causada pel fet que l’índex de refracció del prisma és diferent per a cada longitud d’ona que el travessa i, per tant, la desviació de cadascuna d’elles és diferent; en el cas de la xarxa de difracció, cada longitud d’ona determina un sistema d’anells d’interferència que la identifica); un sistema focalitzador (una lent o un mirall) enfocat a l’infinit, que focalitza sobre un receptor els feixos paral·lels que surten del dispersor i forma tantes imatges de l’escletxa com radiacions monocromàtiques han estat dispersades; un receptor-detector, sensible a la radiació dispersada, que és constituït o bé per un sol receptor sensible en cada instant a una sola longitud d’ona i que escombra tot l’espectre (espectròmetre monocanal), o bé per molts receptors que analitzen simultàniament diferents components de l’espectre (espectròmetre multicanal); un sistema enregistrador o un de visualitzador, la presència dels quals distingeix, respectivament, els espectrògrafs dels espectroscopis; i, finalment, alguns dispositius auxiliars, com el que juxtaposa a l’espectre format un espectre de referència les longituds d’ona del qual són ben conegudes (com ara l’espectre d’arc del ferro). La bondat o qualitat d’un espectròmetre és mesurada pels següents paràmetres: la dispersió, δ(λ), que és la separació espacial que hi ha a l’espectre entre dues ratlles corresponents a radiacions les longituds d’ona de les quals es diferencien per la unitat de longitud d’ona, δ(λ)= d (λ)/λ i que és, per tant, expressada en mm/nm o en mm/Å, segons que hom empri els nm o els Å com a unitat de longitud d’ona (el coneixement de la dispersió permet, doncs, de graduar l’espectre en unitats de longituds d’ona); la funció d’aparell, A (λ), que és la corba d’intensitats determinada en l’espectre per una radiació monocromàtica que incideix en l’espectròmetre (l’espectròmetre és tant més bo com més monocromàtica és la resposta que dona d’una radiació monocromàtica incident), i l’amplada de la qual, a mitja altura, mesurada en unitats espectroscòpiques (longitud d’ona λ o nombre d’ona K =2π/λ) és el límit de resolució de l’aparell; el poder de resolució, R (λ) (també anomenat resolució, resolució espectral o poder resolvent) és el quocient entre la longitud d’ona considerada λ i el seu límit de resolució, R (λ) = λ/Δλ (Δλ és la diferència entre la longitud d’ona considerada λ i aquella longitud d’ona λ+Δλ que determina en l’espectre una traça que és mínimament distingible de la determinada per λ; és a dir, les traces de λ i λ + Δλ estan separades pel límit de resolució); i, finalment, la lluminositat, que és el quocient entre el flux rebut pel receptor i la luminància de la font emissora. Respecte a aquestes quatre magnituds, l’espectròmetre de prisma presenta dues deficiències principals: d’una banda, presenta una dispersió no lineal, és a dir, la dispersió abans definida depèn de la longitud d’ona dispersada, la qual cosa origina certs inconvenients en la determinació de les longituds d’ona dispersades; d’altra banda, té poca lluminositat, la qual cosa limita, en astronomia, per exemple, el tipus de font emissora que hom pot estudiar.
Per aquestes dues deficiències, hom ha desenvolupat l’espectròmetre interferencial, que presenta dispersió pràcticament lineal i millors resolució i lluminositat, i en el qual el dispersor és un interferòmetre (de Fabry-Perot o de Michelson, amb el qual hom ha realitzat espectròmetres de transformada de Fourier). Les màximes resolucions assolides actualment són de l’ordre de 107.