For nogle lyskilder, såsom gasudladningslamper og forskellige lasere, udviser det optiske spektrum klart definerede spektrallinjer, dvs.., smalle spektrale træk med betydelig spektral effekttæthed. disse er relateret til overgange af atomer, ioner eller molekyler fra en eller anden exciteret tilstand til et lavere elektronisk niveau. fotonenergien hν = h c / λ er tæt på forskellen i niveauenergier, hvilket derfor bestemmer den optiske bølgelængde for den spektrale emissionslinje.
I nogle tilfælde observeres diskrete emissionslinjer oven på et kontinuerligt spektrum.
Det sker også, at et kontinuerligt optisk spektrum udviser diskrete dips, som skyldes absorption af lys ved bestemte bølgelængder.Sådanne absorptionslinjer er også normalt relateret til elektroniske overgange, denne gang fra lavere til højere energiniveauer. hvis det lavere niveau er den elektroniske grundtilstand, er der tale om grundtilstandsabsorption (GSA), ellers om exciterettilstandsabsorption (ESA). sådanne absorptionslinjer er for eksempel observeret i sollys (Fraunhofer-linjer, opdaget af Joseph von Fraunhofer), og har ført til opdagelsen af helium, før det blev fundet på Jorden.Absorptionslinjer kan også studeres i laboratorier, f.eks. med bredbåndslyskilder og spektrografer eller med scanning laserabsorptionsspektroskopi.
Samme absorptions- og emissionslinjer observeres også med faststofmedier som f.eks. laserkrystaller.
Her er absorptions- og emissionstrækningerne dog ofte væsentligt bredere på grund af vekselvirkninger mellem de absorberende eller emitterende arter og værtsmaterialet.
Observerede absorptions- og emissionslinjer er ofte karakteristiske for bestemte stoffer og kan derfor bruges som spektrale fingeraftryk, f.eks. til påvisning af miljøforurenende stoffer i atmosfæren.Det er også muligt at måle koncentrationer (eller taltætheder) gennem deres sammenhæng med absorptionskoefficienten ved hjælp af Beer-Lambert-loven.
Der findes en række standardspektrallinjer, som ofte bruges som bølgelængde-referencer, f.eks.f.eks. til karakterisering af optiske glas.
Bredde og form af spektrallinjer
Spektrallinjer udviser altid en endelig linjebredde, som kan have forskellige oprindelser:
- Ved høje gastryk er kollisioner hyppige.Disse fører til kollisionsudvidelse (eller trykudvidelse) af linjerne.I det væsentlige forstyrres de emitterende atomer ofte af kollisioner under deres udstråling, således at den optiske fase ikke kan udvikle sig kontinuerligt over længere tid.
- Der forekommer Dopplerforskydninger som følge af de udstrålende partiklers termiske bevægelse. dette fører til den såkaldte Dopplerudvidelse, hvis størrelse afhænger af temperaturen. der findes metoder til Doppler-fri spektroskopi, som stort set eliminerer effekten af Dopplerudvidelse.
- Selv uden bevægelse er der en naturlig linjebredde, som er begrænset af levetiden for den øverste tilstand (levetidsudvidelse).
- Som nævnt ovenfor udviser emitterende eller absorberende atomer eller ioner i faste stoffer ofte udvidede absorptions- og emissionslinjer på grund af interaktioner med værtsmaterialet.For eksempel kan der være Stark-effekter forårsaget af elektriske felter.Hvis forskellige atomer eller ioner oplever forskellige modifikationer af linjernes egenskaber, kaldes den resulterende udvidelse for inhomogen udvidelse.
De mindste linjebreddeværdier – langt under 1 Hz – kan opnås med visse forbudte overgange, som kan have en meget lille naturlig linjebredde, når man også undertrykker forskellige andre bidrag til linjebredden.Metoder til ultrapræcis spektroskopi er blevet udviklet til sådanne målinger.Ekstremt små linjebredder udnyttes også i optiske frekvensstandarder til optiske ure.Her stabiliseres en lasers emission til en smal spektrallinje, således at laserens linjebredde er endog langt under bredden af spektrallinjen.
Linjeformen, dvs, formen af det optiske spektrum, er ofte relateret til den dominerende linjebredningsmekanisme. f.eks. observeres ofte lorentziske linjer, når livstidsudvidelse er dominerende, mens Dopplerudvidelse fører til gaussiske linjebreddeformer.
Det ganske smalbåndede lys fra visse spektrallinjer betragtes ofte som kvasi-monokromatisk.
Spørgsmål og kommentarer fra brugere
Her kan du indsende spørgsmål og kommentarer. I det omfang de bliver accepteret af forfatteren, vil de blive vist over dette afsnit sammen med forfatterens svar. Forfatteren vil beslutte om accept ud fra visse kriterier. I det væsentlige skal spørgsmålet være af tilstrækkelig bred interesse.
Vis venligst ikke at indtaste personlige data her; ellers vil vi snart slette dem. (Se også vores erklæring om beskyttelse af personlige oplysninger.) Hvis du ønsker personlig feedback eller rådgivning fra forfatteren, bedes du kontakte ham f.eks. via e-mail.
Ved indsendelse af oplysningerne giver du dit samtykke til en eventuel offentliggørelse af dine input på vores websted i henhold til vores regler. (Hvis du senere trækker dit samtykke tilbage, sletter vi disse input.) Da dine input først bliver gennemgået af forfatteren, kan de blive offentliggjort med en vis forsinkelse.
Se også: optisk spektrum, bølgelængde, standardspektrallinjer, laserlinjer, spektrallamper, linjebredde, Dopplerforbredelse
og andre artikler i kategorien generel optik
 |
Hvis du kan lide denne side, så del venligst linket med dine venner og kolleger, e.f.eks. via sociale medier: Disse delingsknapper er implementeret på en privatlivsvenlig måde! |
