Pentru unele surse de lumină, cum ar fi lămpile cu descărcare în gaz și diferite lasere, spectrul optic prezintă linii spectrale clar definite, de exemplu, caracteristici spectrale înguste cu o densitate spectrală de putere substanțială. acestea sunt legate de tranzițiile atomilor, ionilor sau moleculelor de la o anumită stare excitată la un nivel electronic inferior. energia fotonilor hν = h c / λ este apropiată de diferența de energie a nivelurilor, ceea ce determină, prin urmare, lungimea de undă optică a liniei spectrale de emisie.
Cîteodată, deasupra unui spectru continuu se observă linii de emisie discrete.
Se mai întîmplă ca un spectru optic continuu să prezinte scăderi discrete, care sunt cauzate de absorbția luminii la anumite lungimi de undă.De asemenea, astfel de linii de absorbție sunt, de obicei, legate de tranziții electronice, de data aceasta de la niveluri energetice inferioare la niveluri energetice superioare. în cazul în care nivelul inferior este starea fundamentală electronică, este vorba de absorbție în stare fundamentală (GSA), în caz contrar de absorbție în stare excitată (ESA). astfel de linii de absorbție au fost observate, de exemplu, în lumina solară (liniile Fraunhofer, descoperite de Joseph von Fraunhofer) și au dus la descoperirea heliului înainte ca acesta să fie găsit pe Pământ.Liniile de absorbție pot fi, de asemenea, studiate în laboratoare, de exemplu cu surse de lumină în bandă largă și spectrografe sau cu spectroscopia de absorbție cu laser cu scanare.
Liniile de absorbție și emisie similare sunt, de asemenea, observate cu medii în stare solidă, cum ar fi cristalele laser.Aici, cu toate acestea, caracteristicile de absorbție și emisie sunt adesea substanțial mai largi datorită interacțiunilor speciilor absorbante sau emițătoare cu materialul gazdă.
Liniile de absorbție și emisie observate sunt adesea caracteristici pentru anumite substanțe și, prin urmare, pot fi utilizate ca amprente spectrale, de exemplu pentru detectarea poluanților de mediu în atmosferă.Este, de asemenea, posibil să se măsoare concentrațiile (sau densitățile numerice) prin relația lor cu coeficientul de absorbție, folosind legea Beer-Lambert.
Există un număr de linii spectrale standard care sunt frecvent utilizate ca referințe de lungime de undă, de ex.ex. pentru caracterizarea ochelarilor optici.
Lărgimea și forma liniilor spectrale
Liniile spectrale prezintă întotdeauna o lățime de linie finită, care poate avea diferite origini:
- La presiuni mari ale gazelor, coliziunile sunt frecvente.Acestea conduc la lărgirea coliziunii (sau lărgirea presiunii) a liniilor. în esență, atomii emițători sunt frecvent perturbați de coliziuni în timpul radiației lor, astfel încât faza optică nu poate evolua continuu pe perioade mai lungi de timp.
- Există deplasări Doppler datorate mișcării termice a particulelor radiante. acest lucru conduce la așa-numita lărgire Doppler, a cărei amploare depinde de temperatură. există metode de spectroscopie fără Doppler, care elimină în mare măsură efectul lărgirii Doppler.
- Chiar și în lipsa oricărei mișcări, există o lățime naturală a liniei, care este limitată de durata de viață a stării superioare (lărgire de viață).
- După cum s-a menționat mai sus, atomii sau ionii emițători sau absorbanți din solide prezintă adesea linii de absorbție și emisie lărgite datorită interacțiunilor cu materialul gazdă. de exemplu, pot exista efecte Stark cauzate de câmpuri electrice. dacă diferiți atomi sau ioni experimentează modificări diferite ale caracteristicilor liniilor, lărgirea rezultată se numește lărgire neomogenă.
Cele mai mici valori ale lățimii de linie – mult sub 1 Hz – pot fi obținute cu anumite tranziții interzise, care pot avea o lățime de linie naturală foarte mică, atunci când se suprimă, de asemenea, diverse alte contribuții la lățimea de linie.Pentru astfel de măsurători au fost dezvoltate metode de spectroscopie ultraprecisă.Lățimile de linie extrem de mici sunt, de asemenea, exploatate în standardele de frecvență optice pentru ceasuri optice. în acest caz, emisia unui laser este stabilizată la o linie spectrală îngustă, astfel încât lățimea de linie a laserului este chiar mult sub lățimea liniei spectrale.
Forma liniei, adică, forma spectrului optic, este adesea legată de mecanismul dominant de lărgire a liniei. de exemplu, liniile lorentziene sunt adesea observate atunci când lărgirea duratei de viață este dominantă, în timp ce lărgirea Doppler conduce la forme de linii gaussiene.
Lumina în bandă destul de îngustă de la anumite linii spectrale este adesea considerată ca fiind cvasi-mono-cromatică.
Întrebări și comentarii de la utilizatori
Aici puteți trimite întrebări și comentarii. În măsura în care acestea vor fi acceptate de către autor, vor apărea deasupra acestui paragraf, împreună cu răspunsul autorului. Autorul va decide asupra acceptării în funcție de anumite criterii. În esență, problema trebuie să prezinte un interes suficient de larg.
Vă rugăm să nu introduceți aici date personale; în caz contrar, le vom șterge curând. (A se vedea, de asemenea, declarația noastră de confidențialitate.) Dacă doriți să primiți feedback personal sau consultanță din partea autorului, vă rugăm să îl contactați, de exemplu, prin e-mail.
Prin trimiterea informațiilor, vă dați consimțământul pentru potențiala publicare a contribuțiilor dumneavoastră pe site-ul nostru, în conformitate cu regulile noastre. (Dacă ulterior vă retrageți consimțământul, vom șterge acele contribuții.) Deoarece contribuțiile dvs. sunt mai întâi revizuite de autor, ele pot fi publicate cu o anumită întârziere.
Vezi și: spectru optic, lungime de undă, linii spectrale standard, linii laser, lămpi spectrale, lățime de linie, lărgire Doppler
și alte articole din categoria optică generală
 |
Dacă vă place această pagină, vă rugăm să distribuiți link-ul cu prietenii și colegii dumneavoastră, de ex.ex. prin intermediul rețelelor de socializare: Aceste butoane de partajare sunt implementate într-un mod care respectă confidențialitatea! |
