เลเซอร์ สเปกโทรสโกปีใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่า อะตอมและโมเลกุลทั้งหมดดูดซับ และเปล่งแสงที่ความยาวคลื่นที่แน่นอน แต่การสรุปโดยย่อที่นี่จะเป็นประโยชน์ ในปี 1913 นักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์กชื่อนิลส์ โปร์ ได้นำแบบจำลองอะตอมของเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ซึ่งเป็นนิวเคลียสที่หนาแน่นล้อมรอบด้วยเมฆของอิเล็กตรอน และได้ทำการปรับปรุงเล็กน้อย เพื่อให้เหมาะสมกับข้อมูลการทดลองมากขึ้น
โดยในแบบจำลองของบอร์ อิเล็กตรอนรอบนิวเคลียสมีอยู่ในวงโคจรที่ไม่ต่อเนื่อง เหมือนกับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ ความจริงแล้ว ภาพแบบคลาสสิกที่เราทุกคนมีเกี่ยวกับอะตอม เช่น ภาพทางขวา จำลองมาจากแนวคิดของบอร์ ตั้งแต่นั้นมานักวิทยาศาสตร์ได้ถอยห่าง จากข้อสรุปบางประการของนิลส์ โปร์ รวมถึงแนวคิดที่ว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่รอบนิวเคลียสในเส้นทางคงที่ โดยมีการแทนที่จะจินตนาการว่าอิเล็กตรอนรวมตัวกัน รอบนิวเคลียสในก้อนเมฆ
ซึ่งในอะตอมของบอร์อิเล็กตรอนในวงโคจรเฉพาะ จะสัมพันธ์กับพลังงานจำนวนหนึ่ง ซึ่งแตกต่างจากดาวเคราะห์ที่ยังคงอยู่ในวงโคจร อิเล็กตรอนสามารถกระโดด จากวงโคจรหนึ่งไปยังอีกวงโคจรหนึ่งได้ อิเล็กตรอนในวงโคจรเริ่มต้นจะอยู่ในสถานะพื้น ในการเคลื่อนที่จากสถานะพื้น ไปสู่วงโคจรที่ไกลออกไปจากนิวเคลียส อิเล็กตรอนจะต้องดูดซับพลังงาน เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นนักเคมีกล่าวว่า อิเล็กตรอนอยู่ในสถานะตื่นเต้น
โดยทั่วไปแล้วอิเล็กตรอน ไม่สามารถอยู่ในสถานะตื่นเต้นได้ตลอดไป แต่จะกระโดดกลับลงไปที่พื้น ซึ่งเป็นการเคลื่อนไหวที่ต้องปลดปล่อยพลังงานแบบเดียว กับที่ทำให้รู้สึกตื่นเต้นในตอนแรก พลังงานนี้อยู่ในรูปของโฟตอน อนุภาคที่เล็กที่สุดของแสง ที่ความยาวคลื่นหนึ่งๆ และเนื่องจากความยาวคลื่น และสีสัมพันธ์กัน แต่ละธาตุในตารางธาตุมีชุดวงโคจรบอร์ที่ไม่ซ้ำกัน ซึ่งไม่มีธาตุอื่นใช้ร่วมกัน
กล่าวอีกนัยหนึ่ง อิเล็กตรอนของธาตุหนึ่ง มีวงโคจรต่างกันเล็กน้อยกว่าอิเล็กตรอนของธาตุอื่น เนื่องจากโครงสร้างภายในของธาตุมีลักษณะเฉพาะ จึงปล่อยแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันเมื่ออิเล็กตรอนถูกกระตุ้น โดยพื้นฐานแล้ว ธาตุทุกชนิดมีลายนิ้วมือ ของอะตอมที่ไม่ซ้ำกัน ซึ่งอยู่ในรูปของชุดของความยาวคลื่นหรือสเปกตรัม วิลเลียม วูลลาสตัน และโยเซ็ฟ ฟอน เฟราน์โฮเฟอร์ เป็นผู้ที่พัฒนาของสเปกโตรมิเตอร์เครื่องแรก เพื่อดูรอยนิ้วมือทางสเปกตรัมขององค์ประกอบต่างๆ
โดยที่มีสเปกโตรมิเตอร์ เป็นเครื่องมือที่ทั้งกระจายแสง และแสดงผลเพื่อการศึกษา แสงเข้าสู่ช่องแคบและผ่านเลนส์ที่สร้างลำแสงคู่ขนาน รังสีเหล่านี้เดินทางผ่านปริซึมซึ่งทำให้แสงโค้งงอ แต่ละความยาวคลื่นจะโค้งงอในปริมาณที่ต่างกันเล็กน้อย ดังนั้นจึงเกิดแถบสีเป็นชุดๆ เลนส์ตัวที่สองจะโฟกัสแสงไปที่ช่องทางออก ซึ่งช่วยให้แสงสีหนึ่งผ่านเข้ามาได้ทีละสี นักวิทยาศาสตร์มักจะใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กที่ติดตั้งบนแท่นหมุน
เพื่อสังเกตสีที่ออกจากรอยแยกได้ง่ายขึ้น จากนั้นนักวิทยาศาสตร์จะหมุนกล้องโทรทรรศน์หรือปริซึม เพื่อให้เห็นสีอื่นโดยสังเกตมุมของปริซึมหรือกล้องโทรทรรศน์ สามารถกำหนดความยาวคลื่นของแสงที่ออกมา การใช้สเปกโตรสโคปเพื่อวิเคราะห์ตัวอย่างอาจใช้เวลาหลายนาที แต่สามารถเปิดเผยข้อมูล เกี่ยวกับแหล่งกำเนิดแสงได้มาก เครื่องสเปกโตรมิเตอร์บางรุ่นหรือที่เรียกว่า สเปกโตรกราฟได้รับการตั้งค่าให้ถ่ายภาพสเปกตรัม
การศึกษาในเลเซอร์สเปกโทรสโกปี นักเคมีฝึกลำแสงเลเซอร์บนตัวอย่าง ทำให้ได้แหล่งกำเนิดแสงที่มีลักษณะเฉพาะ ที่สามารถวิเคราะห์ได้ด้วยสเปกโตรมิเตอร์ แต่สเปกโทรสโกปีของเลเซอร์ตกอยู่ในหลายโรงเรียน ขึ้นอยู่กับว่านักเคมีเลเซอร์ชอบแบบใด และลักษณะใดของ การตอบสนองที่ตื่นเต้น ของอะตอมที่ศึกษา การตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ชาวอินเดียผู้ค้นพบคือซีวี รามัน รามานสเปกโทรสโกปีวัดการกระเจิงของแสงสีเดียวที่เกิดจากตัวอย่าง
ลำแสงจากเลเซอร์อาร์กอนไอออนถูกควบคุมโดยระบบกระจกไปยังเลนส์ ซึ่งโฟกัสแสงสีเดียวไปยังตัวอย่าง แสงส่วนใหญ่ที่สะท้อนออกจากตัวอย่างจะกระเจิงที่ความยาวคลื่นเดียวกันกับแสงที่เข้ามา แต่แสงบางส่วนจะกระเจิงที่ความยาวคลื่นต่างกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากแสงเลเซอร์ทำปฏิกิริยากับโฟนัน หรือการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในโมเลกุลของตัวอย่างที่เป็นของแข็ง และของเหลวส่วนใหญ่
การสั่นสะเทือนเหล่านี้ ทำให้โฟตอนของลำแสงเลเซอร์ได้รับ หรือสูญเสียพลังงาน การเปลี่ยนแปลงของพลังงานให้ข้อมูล เกี่ยวกับโหมดโฟนอนในระบบและท้ายที่สุด โดยจะเกี่ยวกับโมเลกุลที่มีอยู่ในตัวอย่าง การเรืองแสงหมายถึงการแผ่รังสีที่มองเห็นได้ ซึ่งปล่อยออกมาจากสารบางอย่าง เนื่องจากรังสีตกกระทบที่ความยาวคลื่นสั้นกว่า ในการเรืองแสงที่เหนี่ยวนำด้วยเลเซอร์
นักเคมีจะกระตุ้นตัวอย่างหรือเลเซอร์ไนโตรเจนร่วมกับเลเซอร์ อิเล็กตรอนของตัวอย่างจะตื่นเต้น และกระโดดขึ้นสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น การกระตุ้นนี้กินเวลาไม่กี่นาโนวินาทีก่อนที่อิเล็กตรอนจะกลับสู่สถานะพื้น เมื่อสูญเสียพลังงาน อิเล็กตรอนจะเปล่งแสงหรือฟลูออเรสซ์ที่ความยาวคลื่นที่ยาวกว่าความยาวคลื่นเลเซอร์ เนื่องจากสถานะพลังงานไม่ซ้ำกันสำหรับอะตอมและโมเลกุลแต่ละชนิด การปล่อยสารเรืองแสง
จึงไม่ต่อเนื่องกัน และสามารถนำมาใช้เพื่อระบุตัวตนได้ การเรืองแสงที่เหนี่ยวนำด้วยเลเซอร์ เป็นเครื่องมือวิเคราะห์ที่ใช้กันแพร่หลายและมีแอปพลิเคชันมากมาย ตัวอย่างเช่น บางประเทศได้นำการเรืองแสงที่เหนี่ยวนำด้วยเลเซอร์ มาใช้เพื่อปกป้องผู้บริโภคจากผักที่ปนเปื้อนยาฆ่าแมลง ตัวเครื่องมือประกอบด้วยเลเซอร์ไนโตรเจน หัวเซนเซอร์ และสเปกโตรมิเตอร์ ทั้งหมดนี้รวมอยู่ในระบบขนาดเล็กที่พกพาได้
ผู้ตรวจสอบการเกษตรส่งแสงเลเซอร์ไปที่ผัก เช่น ใบผักกาดหอม แล้ววิเคราะห์ผลเรืองแสงที่เกิดขึ้น ในบางกรณี สามารถระบุสารกำจัดศัตรูพืชได้โดยตรง ในกรณีอื่นๆ จะต้องระบุโดยพิจารณาจากปฏิกิริยาของคลอโรฟิลล์ ซึ่งเป็นสารสีเขียวที่มีอยู่ในใบทั้งหมด การระเหยด้วยเลเซอร์แบบเหนี่ยวนำคู่ ด้วยพลาสมาออปติกคอลสเปกโทรสโกปี มีชื่อที่ซับซ้อนจนน่าขัน ดังนั้นเรามาเริ่มกันที่พลาสมาคู่แบบเหนี่ยวนำ ซึ่งเป็นหัวใจของเทคนิคการวิเคราะห์ P ในพลาสมาคู่แบบเหนี่ยวนำ
โดยจะมีการย่อมาจากพลาสมา ซึ่งเป็นก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออน แลพจะมีการประกอบด้วยไอออนบวกและอิเล็กตรอนอิสระ ในธรรมชาติ พลาสมามักจะก่อตัวในดาวฤกษ์ เท่านั้นซึ่งอุณหภูมิสูงพอที่จะทำให้ก๊าซแตกตัวเป็นไอออนได้ แต่นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างพลาสมาในห้องทดลองโดยใช้สิ่งที่เรียกว่าพลาสม่าทอร์ช ไฟฉายประกอบด้วยท่อซิลิกาศูนย์กลางสามท่อที่ล้อมรอบด้วยขดลวดโลหะ เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้น
ซึ่งจะเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าในก๊าซ โดยปกติจะเป็นอาร์กอน ปล่อยให้ผ่านท่อซิลิกา สิ่งนี้กระตุ้นก๊าซอาร์กอนและสร้างพลาสมา หัวฉีดที่ปลายคบเพลิงทำหน้าที่เป็นทางออกสำหรับพลาสมา ขณะนี้เครื่องมือพร้อมที่จะวิเคราะห์ตัวอย่างแล้ว ในพลาสมาคู่แบบเหนี่ยวนำเป็นเวอร์ชันที่ใช้ เลเซอร์ นั้น นั่นหมายถึงการวิเคราะห์ไม่ได้จำกัดเฉพาะของเหลวเท่านั้น
โดยในส่วนของแข็งก็เป็นที่ยุติธรรมเช่นกัน อนุภาคที่ระเหยแล้วจะถูกส่งไปยังพลาสม่าทอร์ช ซึ่งจะตื่นเต้นและเปล่งแสงออกมา สเปกโทรสโกปีแบบสลายด้วยเลเซอร์ คล้ายกับการระเหยด้วยเลเซอร์แบบเหนี่ยวนำคู่ด้วยพลาสมาออปติกคอลสเปกโทรสโกปี ยกเว้นว่าเลเซอร์จะกำจัดตัวอย่างและสร้างพลาสมา เนื่องจากสเปกโทรสโกปีการสลายด้วยแสงเลเซอร์ ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
บทความที่น่าสนใจ : ริ้วรอย ให้ความรู้เกี่ยวกับส่วนผสมในครีมต่อต้านวัยเพื่อต่อสู้กับริ้วรอย
