Joidenkin valonlähteiden, kuten kaasupurkauslamppujen ja erilaisten lasereiden, optisessa spektrissä on selkeästi määriteltyjä spektriviivoja, ts, kapeita spektripiirteitä, joilla on huomattava tehon spektritiheys.Nämä liittyvät atomien, ionien tai molekyylien siirtymiin jostakin kiihdytetystä tilasta alemmalle elektronitasolle.Fotonin energia hν = h c / λ on lähellä tasojen energioiden eroa, mikä siis määrittää spektrisen emissioviivan optisen aallonpituuden.
Joskus jatkuvan spektrin päällä havaitaan diskreettejä emissioviivoja.
Sattuu myös, että jatkuvassa optisessa spektrissä on diskreettejä notkahduksia, jotka johtuvat valon absorptiosta tietyillä aallonpituuksilla.Tällaiset absorptioviivat liittyvät yleensä myös elektronisiin siirtymiin, tällä kertaa alemmilta energiatasoilta korkeammille energiatasoille.jos alempi taso on elektroninen perustila, kyseessä on perustilan absorptio (GSA), muussa tapauksessa herätetyn tilan absorptio (ESA).Tällaisia absorptioviivoja on havaittu esimerkiksi auringon valossa (Fraunhofer-viivat, jotka löysi Joseph von Fraunhofer), ja ne ovat johtaneet heliumin löytämiseen ennen kuin sitä löydettiin Maasta.Absorptioviivoja voidaan tutkia myös laboratorioissa, esimerkiksi laajakaistaisilla valonlähteillä ja spektrografeilla tai pyyhkäisevällä laserabsorptiospektroskopialla.
Samankaltaisia absorptio- ja emissioviivoja havaitaan myös kiinteissä väliaineissa, kuten laserkiteissä.Tällöin absorptio- ja emissio-ominaisuudet ovat kuitenkin usein huomattavasti leveämpiä, mikä johtuu absorboivan tai emittoivan lajin vuorovaikutuksista isäntämateriaalin kanssa.
Havaitut absorptio- ja emissioviivat ovat usein ominaispiirteitä tietyille aineille, ja siksi niitä voidaan käyttää spektrisinä sormenjälkinä esim. ympäristön epäpuhtauksien havaitsemisessa ilmakehässä.On myös mahdollista mitata konsentraatioita (tai lukumäärän tiheyksiä) niiden ja absorptiokertoimen välisen suhteen kautta Beer-Lambertin lakia soveltaen.
On olemassa joukko standardisoituja spektriviivoja, joita käytetään usein aallonpituusreferensseinä, esim.esim. optisten lasien karakterisoinnissa.
Spektriviivojen leveys ja muoto
Spektriviivoilla on aina rajallinen viivanleveys, jolla voi olla erilaisia syitä:
- Korkeissa kaasunpaineissa törmäykset ovat yleisiä.Nämä johtavat viivojen törmäyslevenemiseen (tai paineen levenemiseen).Olennaista on, että emittoivia atomeja häiritsevät usein törmäykset niiden säteilyn aikana, joten optinen vaihe ei voi kehittyä yhtäjaksoisesti pidempiä aikoja.
- Säteilevien hiukkasten lämpöliikkeestä johtuvia Doppler-siirtymiä esiintyy.tämä johtaa niin sanottuun Doppler-laajenemiseen, jonka suuruus riippuu lämpötilasta.on olemassa Doppler-vapaita spektroskopiamenetelmiä, jotka eliminoivat suurelta osin Doppler-laajenemisen vaikutuksen.
- Jopa ilman liikettä esiintyy luonnollista viivanleveyttä, jota rajoittaa ylemmän tilan eliniän kestoaika (eliniän leveneminen).
- Kuten edellä mainittiin, emittoivilla tai absorboivilla atomeilla tai ioneilla kiinteissä aineissa on usein leveneviä absorptio- ja emissioviivoja, jotka johtuvat vuorovaikutuksesta isäntämateriaalin kanssa.Esimerkiksi sähkökenttien aiheuttamia Stark-ilmiöitä voi olla.Jos eri atomit tai ionit kokevat erilaisia muutoksia viivan piirteissä, syntyvää levenemistä kutsutaan inhomogeeniseksi levenemiseksi.
Pienimmät viivanleveysarvot – selvästi alle 1 Hz – voidaan saavuttaa tietyillä kielletyillä siirtymillä, joilla voi olla hyvin pieni luonnollinen viivanleveys, kun myös erilaiset muut kontribuutiot viivanleveyteen tukahdutetaan.Tällaisia mittauksia varten on kehitetty ultratarkkoja spektroskopiamenetelmiä.Äärimmäisen pieniä viivanleveyksiä hyödynnetään myös optisissa taajuusstandardeissa optisia kelloja varten.Tällöin laserin emissio vakautetaan kapealle spektriviivalle siten, että laserin viivanleveys on jopa paljon alle spektriviivan leveyden.
Viivan muoto, ts, optisen spektrin muoto, on usein yhteydessä hallitsevaan viivan levenemismekanismiin. esimerkiksi Lorentziaanisia viivoja havaitaan usein, kun elinajan leveneminen on hallitsevaa, kun taas Dopplerin leveneminen johtaa Gaussin viivamuotoon.
Tietyistä spektriviivoista peräisin olevaa varsin kapeakaistaista valoa pidetään usein kvasimonokromaattisena.
Kysymyksiä ja kommentteja käyttäjiltä
Täällä voit esittää kysymyksiä ja kommentteja. Sikäli kuin kirjoittaja hyväksyy ne, ne ilmestyvät tämän kappaleen yläpuolelle yhdessä kirjoittajan vastauksen kanssa. Kirjoittaja päättää hyväksymisestä tiettyjen kriteerien perusteella. Olennaista on, että kysymyksen on oltava riittävän laajasti kiinnostava.
Älkää syöttäkö tänne henkilötietoja; muuten poistaisimme ne pian. (Katso myös tietosuojalausuntomme.) Jos haluat saada kirjoittajalta henkilökohtaista palautetta tai neuvontaa, ota häneen yhteyttä esim. sähköpostitse.
Tietojen lähettämisellä annat suostumuksesi siihen, että panoksesi mahdollisesti julkaistaan verkkosivuillamme sääntöjemme mukaisesti. (Jos myöhemmin perut suostumuksesi, poistamme kyseiset syötteet.) Koska kirjoittaja tarkastaa syötteesi ensin, ne saatetaan julkaista hieman viiveellä.
Katso myös: optinen spektri, aallonpituus, vakiospektriviivat, laserviivat, spektrilamput, viivanleveys, Dopplerin levennys
ja muut artikkelit kategoriassa yleinen optiikka
 |
Jos pidit tästä sivusta, jaa linkki ystävillesi ja työtovereillesi, esim.esim. sosiaalisen median kautta: Nämä jakopainikkeet on toteutettu tietosuojaystävällisellä tavalla! |
