W przypadku niektórych źródeł światła, takich jak gazowe lampy wyładowcze i różne lasery, widmo optyczne wykazuje wyraźnie zarysowane linie widmowe, tj, wąskie rysy widmowe o znacznej gęstości widmowej mocy.Są one związane z przejściami atomów, jonów lub cząsteczek z jakiegoś stanu wzbudzonego na niższy poziom elektronowy.Energia fotonu hν = h c / λ jest bliska różnicy energii poziomów, która w związku z tym określa optyczną długość fali widmowej linii emisyjnej.
Niekiedy na szczycie widma ciągłego obserwuje się dyskretne linie emisyjne.
Zdarza się również, że ciągłe widmo optyczne wykazuje dyskretne spadki, które są spowodowane absorpcją światła przy pewnych długościach fali.Takie linie absorpcyjne są również zwykle związane z przejściami elektronowymi, tym razem z niższych na wyższe poziomy energetyczne.Jeśli niższy poziom jest elektronowym stanem podstawowym, jest to absorpcja w stanie podstawowym (GSA), w przeciwnym razie absorpcja w stanie wzbudzonym (ESA).Takie linie absorpcyjne obserwowano np. w świetle słonecznym (linie Fraunhofera, odkryte przez Josepha von Fraunhofera) i doprowadziły do odkrycia helu, zanim został on znaleziony na Ziemi.Linie absorpcyjne mogą być również badane w laboratoriach, np. za pomocą szerokopasmowych źródeł światła i spektrografów lub skaningowej laserowej spektroskopii absorpcyjnej.
Podobne linie absorpcyjne i emisyjne są również obserwowane w przypadku półprzewodników, takich jak kryształy laserowe.Tutaj jednak cechy absorpcji i emisji są często znacznie szersze ze względu na oddziaływania gatunków absorbujących lub emitujących z materiałem gospodarza.
Obserwowane linie absorpcji i emisji są często charakterystyczne dla pewnych substancji i dlatego mogą być używane jako spektralne odciski palców, np. do wykrywania zanieczyszczeń środowiska w atmosferze.Możliwy jest również pomiar stężenia (lub gęstości liczbowej) poprzez ich związek ze współczynnikiem absorpcji, przy użyciu prawa Beera-Lamberta.
Istnieje pewna liczba standardowych linii widmowych, które są często używane jako odniesienia długości fali, np.
Szerokość i kształt linii widmowych
Linie widmowe zawsze wykazują skończoną szerokość liniową, która może mieć różne pochodzenie:
- Przy wysokich ciśnieniach gazu, zderzenia są częste.Prowadzą one do kolizyjnego poszerzenia (lub poszerzenia ciśnieniowego) linii.Zasadniczo, emitujące atomy są często zakłócane przez zderzenia podczas ich promieniowania, tak że faza optyczna nie może ewoluować w sposób ciągły przez dłuższy czas.
- Występują przesunięcia dopplerowskie spowodowane ruchem termicznym promieniujących cząstek.Prowadzi to do tzw. poszerzenia dopplerowskiego, którego wielkość zależy od temperatury.Istnieją metody spektroskopii bezdopplerowskiej, które w znacznym stopniu eliminują efekt poszerzenia dopplerowskiego.
- Nawet bez ruchu występuje naturalna szerokość linii, która jest ograniczona czasem życia stanu górnego (poszerzenie żywotnościowe).
- Jak wspomniano powyżej, emitujące lub absorbujące atomy lub jony w ciałach stałych często wykazują poszerzone linie absorpcyjne i emisyjne z powodu oddziaływań z materiałem gospodarza.Na przykład, mogą występować efekty Starka spowodowane przez pola elektryczne.Jeśli różne atomy lub jony doświadczają różnych modyfikacji cech linii, powstałe poszerzenie nazywa się poszerzeniem niejednorodnym.
Najmniejsze wartości szerokości linii – znacznie poniżej 1 Hz – mogą być osiągnięte z niektórych przejść zabronionych, które mogą mieć bardzo małą naturalną szerokość linii, gdy również tłumiąc różne inne wkłady do szerokości linii.Metody ultra-precyzyjnej spektroskopii zostały opracowane dla takich pomiarów.Ekstremalnie małe szerokości linii są również wykorzystywane w optycznych wzorców częstotliwości dla zegarów optycznych.Tutaj, emisja lasera jest stabilizowany do wąskiej linii widmowej tak, że linewidth lasera jest nawet znacznie poniżej szerokości linii widmowej.
Kształt linii, tj, kształt widma optycznego, jest często związany z dominującym mechanizmem poszerzania linii.Na przykład, linie lorentziańskie są często obserwowane, gdy dominuje poszerzanie żywotnościowe, podczas gdy poszerzanie dopplerowskie prowadzi do gaussowskich kształtów linii.
Dość wąskopasmowe światło z pewnych linii spektralnych jest często uważane za quasi-monochromatyczne.
Pytania i komentarze od użytkowników
W tym miejscu można zgłaszać pytania i komentarze. O ile zostaną one zaakceptowane przez autora, pojawią się nad tym akapitem wraz z odpowiedzią autora. Autor będzie decydował o akceptacji na podstawie pewnych kryteriów. Zasadniczo sprawa musi być wystarczająco interesująca.
Proszę nie podawać tutaj danych osobowych; w przeciwnym razie wkrótce je usuniemy. (Zobacz również naszą deklarację prywatności.) Jeśli chcesz otrzymać osobistą opinię lub konsultację od autora, skontaktuj się z nim np. poprzez e-mail.
Przesyłając informacje, wyrażasz zgodę na potencjalną publikację Twoich danych na naszej stronie internetowej zgodnie z naszymi zasadami. (Jeśli później wycofasz swoją zgodę, usuniemy te dane.) Ponieważ Twoje dane są najpierw sprawdzane przez autora, mogą zostać opublikowane z pewnym opóźnieniem.
Zobacz też: widmo optyczne, długość fali, standardowe linie widmowe, linie laserowe, lampy widmowe, linewidth, poszerzenie Dopplera
oraz inne artykuły z kategorii optyka ogólna
 |
Jeśli podoba Ci się ta strona, podziel się linkiem ze swoimi przyjaciółmi i współpracownikami, np.np. poprzez media społecznościowe: Te przyciski udostępniania są zaimplementowane w sposób przyjazny dla prywatności! |
.