För vissa ljuskällor, t.ex. gasurladdningslampor och olika lasrar, uppvisar det optiska spektrumet klart definierade spektrallinjer, dvs, smala spektrala drag med betydande spektral effekttäthet. dessa är relaterade till övergångar av atomer, joner eller molekyler från något exciterat tillstånd till en lägre elektronisk nivå. fotonenergin hν = h c / λ ligger nära skillnaden i nivåernas energier, vilket därför bestämmer den optiska våglängden för den spektrala emissionslinjen.
Ibland observeras diskreta emissionslinjer ovanpå ett kontinuerligt spektrum.
Det händer också att ett kontinuerligt optiskt spektrum uppvisar diskreta dippar, som orsakas av absorption av ljus vid vissa våglängder.Sådana absorptionslinjer är också vanligtvis relaterade till elektroniska övergångar, denna gång från lägre till högre energinivåer. om den lägre nivån är det elektroniska grundtillståndet är det grundtillståndsabsorption (GSA), annars exciterattillståndsabsorption (ESA). sådana absorptionslinjer har observerats till exempel i solens ljus (Fraunhofer-linjerna, som upptäcktes av Joseph von Fraunhofer), och har lett till upptäckten av helium innan det hittades på jorden.Absorptionslinjer kan också studeras i laboratorier, t.ex. med bredbandiga ljuskällor och spektrografer eller med skannande laserabsorptionsspektroskopi.
Samma absorptions- och emissionslinjer observeras också med fasta medier, t.ex. laserkristaller.
Här är dock absorptions- och emissionskarakteristiken ofta betydligt bredare på grund av interaktioner mellan den absorberande eller emitterande arten och värdmaterialet.
Observerade absorptions- och emissionslinjer är ofta karakteristiska för vissa ämnen och kan därför användas som spektrala fingeravtryck, t.ex. för att detektera miljöföroreningar i atmosfären.Det är också möjligt att mäta koncentrationer (eller taltätheter) genom deras förhållande till absorptionskoefficienten, med hjälp av Beer-Lambert-lagen.
Det finns ett antal standardspektrallinjer som ofta används som våglängdsreferenser, t.ex.t.ex. för karakterisering av optiska glas.
Spektrallinjernas bredd och form
Spektrallinjer uppvisar alltid en ändlig linjebredd, som kan ha olika ursprung:
- Vid höga gastryck är kollisioner vanliga.Dessa leder till kollisionsbreddning (eller tryckbreddning) av linjerna I huvudsak störs de emitterande atomerna ofta av kollisioner under sin utstrålning, så att den optiska fasen inte kan utvecklas kontinuerligt under längre tid.
- Det förekommer dopplerförskjutningar på grund av de utstrålande partiklarnas termiska rörelse. detta leder till den så kallade dopplerbreddningen, vars storlek beror på temperaturen. det finns metoder för dopplerfri spektroskopi, som till stor del eliminerar effekten av dopplerbreddningen.
- Även utan rörelse finns det en naturlig linjebredd, som begränsas av det övre tillståndets livslängd (livstidsbreddning).
- Som nämnts ovan uppvisar emitterande eller absorberande atomer eller joner i fasta ämnen ofta breddade absorptions- och emissionslinjer på grund av växelverkan med värdmaterialet. till exempel kan det finnas Stark-effekter som orsakas av elektriska fält. om olika atomer eller joner upplever olika modifieringar av linjens egenskaper kallas den resulterande breddningen inhomogen breddning.
De minsta linjebreddvärdena – långt under 1 Hz – kan uppnås med vissa förbjudna övergångar, som kan ha en mycket liten naturlig linjebredd, när man också undertrycker olika andra bidrag till linjebredden. metoder för ultraprecis spektroskopi har utvecklats för sådana mätningar.Extremt små linjebredder utnyttjas också i optiska frekvensstandarder för optiska klockor.Här stabiliseras emissionen från en laser till en smal spektrallinje så att laserns linjebredd till och med ligger långt under spektrallinjens bredd.
Linjens form, dvs, formen på det optiska spektrumet, är ofta relaterad till den dominerande linjebreddningsmekanismen. till exempel observeras ofta lorentziska linjer när livstidsbreddning är dominerande, medan dopplerbreddning leder till gaussiska linjeformer.
Det ganska smalbandiga ljuset från vissa spektrallinjer betraktas ofta som kvasimonokromatiskt.
Frågor och kommentarer från användare
Här kan du lämna frågor och kommentarer. I den mån de godkänns av författaren kommer de att visas ovanför detta stycke tillsammans med författarens svar. Författaren kommer att besluta om godkännande utifrån vissa kriterier. I huvudsak måste frågan vara av tillräckligt brett intresse.
Vänligen ange inte personuppgifter här, annars raderar vi dem snart. (Se även vår integritetspolicy.) Om du vill få personlig feedback eller rådgivning från författaren, vänligen kontakta honom t.ex. via e-post.
Då du skickar in informationen ger du ditt samtycke till att dina inlägg eventuellt publiceras på vår webbplats i enlighet med våra regler. (Om du senare återkallar ditt samtycke kommer vi att radera dessa bidrag.) Eftersom dina bidrag först granskas av författaren kan de komma att publiceras med viss fördröjning.
Se även: optiskt spektrum, våglängd, standardspektrallinjer, laserlinjer, spektrallampor, linjebredd, Doppler breddning
och andra artiklar i kategorin allmän optik
 |
Om du tycker om den här sidan, dela gärna länken med dina vänner och kollegor, e.t.ex. via sociala medier: Dessa delningsknappar är implementerade på ett integritetsvänligt sätt! |
