U některých zdrojů světla, jako jsou výbojky a různé lasery, se v optickém spektru vyskytují jasně definované spektrální čáry, tj. spektrální čáry, úzké spektrální rysy se značnou výkonovou spektrální hustotou. ty souvisejí s přechody atomů, iontů nebo molekul z některého excitovaného stavu na nižší elektronickou hladinu. energie fotonu hν = h c / λ je blízká rozdílu energií hladin, což tedy určuje optickou vlnovou délku spektrální emisní čáry.
Někdy jsou na vrcholu spojitého spektra pozorovány diskrétní emisní čáry.
Stává se také, že spojité optické spektrum vykazuje diskrétní poklesy, které jsou způsobeny absorpcí světla na určitých vlnových délkách.Takové absorpční čáry obvykle také souvisejí s elektronickými přechody, tentokrát z nižších energetických hladin do vyšších. pokud je nižší hladinou základní elektronický stav, jedná se o absorpci v základním stavu (GSA), v opačném případě o absorpci v excitovaném stavu (ESA). takové absorpční čáry byly pozorovány například ve slunečním světle (Fraunhoferovy čáry, které objevil Joseph von Fraunhofer) a vedly k objevu helia dříve, než bylo nalezeno na Zemi.Absorpční čáry lze studovat také v laboratořích, např. pomocí širokopásmových zdrojů světla a spektrografů nebo pomocí skenovací laserové absorpční spektroskopie.
Podobné absorpční a emisní čáry jsou pozorovány také u pevných látek, jako jsou laserové krystaly. zde jsou však absorpční a emisní rysy často podstatně širší v důsledku interakcí absorbujících nebo emitujících druhů s hostitelským materiálem.
Pozorované absorpční a emisní čáry jsou často charakteristické pro určité látky, a proto mohou být použity jako spektrální otisky, např. pro detekci látek znečišťujících životní prostředí v atmosféře. je také možné měřit koncentrace (nebo hustoty počtu) prostřednictvím jejich vztahu k absorpčnímu koeficientu pomocí Beerova-Lambertova zákona.
Existuje řada standardních spektrálních čar, které se často používají jako reference vlnové délky, např.
Šířka a tvar spektrálních čar
Spektrální čáry vždy vykazují konečnou šířku čáry, která může mít různý původ:
- Při vysokých tlacích plynu dochází k častým srážkám.Ty vedou ke koliznímu rozšíření (nebo tlakovému rozšíření) čar. v podstatě jsou emitující atomy během svého vyzařování často rušeny srážkami, takže se optická fáze nemůže vyvíjet spojitě po delší dobu.
- V důsledku tepelného pohybu vyzařujících částic dochází k Dopplerovým posunům. to vede k tzv. dopplerovskému rozšíření, jehož velikost závisí na teplotě. existují metody bezdopplerovské spektroskopie, které do značné míry eliminují vliv dopplerovského rozšíření.
- I bez pohybu existuje přirozená šířka čáry, která je omezena dobou života horního stavu (lifetime broadening).
- Jak bylo uvedeno výše, emitující nebo absorbující atomy nebo ionty v pevných látkách často vykazují rozšířené absorpční a emisní čáry v důsledku interakcí s hostitelským materiálem. může se jednat například o Starkovy efekty způsobené elektrickými poli. pokud u různých atomů nebo iontů dochází k různým modifikacím vlastností čar, výsledné rozšíření se nazývá nehomogenní rozšíření.
Nejmenších hodnot šířky čáry – hluboko pod 1 Hz – lze dosáhnout u některých zakázaných přechodů, které mohou mít velmi malou přirozenou šířku čáry, když se zároveň potlačí různé další příspěvky k šířce čáry. pro taková měření byly vyvinuty metody ultrapřesné spektroskopie.Extrémně malé šířky čáry se také využívají v optických etalonech frekvence pro optické hodiny. zde je emise laseru stabilizována na úzkou spektrální čáru tak, že šířka čáry laseru je dokonce hluboko pod šířkou spektrální čáry.
Tvar čáry, tj, tvar optického spektra, často souvisí s dominantním mechanismem rozšiřování čáry. například Lorentzovy čáry jsou často pozorovány, když je dominantní rozšiřování v době života, zatímco Dopplerovo rozšiřování vede ke Gaussovým tvarům čar.
Zcela úzkopásmové světlo některých spektrálních čar se často považuje za kvazimonochromatické.
Dotazy a připomínky uživatelů
Zde můžete pokládat dotazy a připomínky. Pokud je autor přijme, objeví se nad tímto odstavcem spolu s odpovědí autora. O přijetí rozhodne autor na základě určitých kritérií. V zásadě se musí jednat o dostatečně širokou problematiku.
Prosíme, neuvádějte zde osobní údaje, jinak bychom je brzy smazali. (Viz také naše prohlášení o ochraně osobních údajů.) Pokud si přejete získat od autora osobní zpětnou vazbu nebo konzultaci, obraťte se na něj např. prostřednictvím e-mailu.
Zadáním údajů dáváte souhlas s případným zveřejněním vašich vstupů na našich stránkách podle našich pravidel. (Pokud svůj souhlas později odvoláte, tyto vstupy vymažeme.) Vzhledem k tomu, že vaše vstupy jsou nejprve zkontrolovány autorem, mohou být zveřejněny s určitým zpožděním.
Viz také: optické spektrum, vlnová délka, standardní spektrální čáry, laserové čáry, spektrální lampy, šířka čáry, Dopplerovo rozšíření
a další články v kategorii obecná optika
 |
Pokud se vám tato stránka líbí, sdílejte prosím odkaz s přáteli a kolegy, např.např. prostřednictvím sociálních sítí: Tato tlačítka pro sdílení jsou implementována způsobem šetrným k soukromí! |
.