ガス放電ランプや各種レーザーなど、一部の光源では、光スペクトルにはっきりとしたスペクトル線、すなわち、スペクトル線を示す。 光子のエネルギーhν=h c / λは準位エネルギーの差に近いため、スペクトル輝線の光波長を決定する。
連続スペクトルの上に不連続な輝線が観測されることがある。
また、連続スペクトルがある波長の光を吸収して、不連続なディップを示すことがある。このような吸収線は、通常、低エネルギー準位から高エネルギー準位への電子遷移に関連しており、低エネルギー準位が電子基底状態であれば基底状態吸収（GSA）、そうでなければ励起状態吸収（ESA）です。このような吸収線は、例えば、太陽の光で観測されており（フラウンホーファー線、ヨセフ・フォン・フラウンホーファーが発見）、地球に発見される前にヘリウムの発見につながったことがありました。吸収線は、広帯域光源や分光器、走査型レーザー吸収分光器などを用いて実験室で調べることもできる。
レーザー結晶などの固体媒体でも同様の吸収線や輝線が観測されるが、吸収種や輝線とホスト物質の相互作用により、吸収や輝線の特徴はかなり広くなることが多い。
観測された吸収線と輝線は、しばしば特定の物質の特徴であり、したがって、大気中の環境汚染物質の検出など、スペクトルの指紋として使用することができる。
Width and Shape of Spectral Lines
Spectral lines always showing a finite linewidth, which can have different origins:
- At high gas pressure, collisions are frequent.基本的には、発光原子が放射中に衝突によって頻繁に乱されるため、光学位相がより長い時間にわたって連続的に進化することができなくなる。
- 放射粒子の熱運動によるドップラーシフトがある。これはいわゆるドップラー拡がりで、その大きさは温度に依存する。ドップラーフリー分光の方法があり、ドップラー拡がりの影響はほとんどない。
- 動きがなくても自然線幅はあり、それは上位状態の寿命で制限されている（寿命拡がり）。
- 前述のように、固体中の放出・吸収する原子やイオンは、ホスト物質との相互作用によって吸収線や輝線がブロード化することが多い。例えば、電場によるStark効果が考えられる。
最小の線幅値-1 Hzをはるかに下回る-は、線幅への他のさまざまな寄与も抑制した場合、非常に小さな自然線幅を持つことができる特定の禁制遷移で達成することができます。ここでは、レーザーの発光を狭いスペクトル線に安定化させ、レーザーの線幅がスペクトル線の幅よりもはるかに小さくなるようにしています。 例えば、寿命幅が広い場合はローレンツ線が、ドップラー幅が広い場合はガウス線が観測されることが多く、光スペクトルの形状は、線幅の広がり方と関係がある。
あるスペクトル線からの非常に狭い帯域の光は、しばしば準単色光とみなされます。
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See also: 光学スペクトル、波長、標準スペクトル線、レーザー線、スペクトルランプ、線幅、ドップラー広がり
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