Absorptionslinjer

Absorptionslinjer är mörka linjer i ett kontinuerligt spektrum som uppstår när ljus passerar genom en gas eller annan媒medium som absorberar strålning vid specifika våglängder. Dessa linjer fungerar som ett kemiskt fingeravtryck och avslöjar vilka ämnen som finns mellan ljuskällan och observatören.

Fysikaliskt uppkomstsätt: när fotonerna har exakt rätt energi motsvarande skillnaden mellan två kvanttillstånd i atomerna eller molekylerna kan elektronerna absorberas och flyttas till ett högre energinivå. Det resulterar i ett reducerat intensitetsbidrag vid den våglängden i det observerade spektrumet. I ett område där gasen inte absorberar finns ett kontinuerligt spektrum, vilket gör absorbanslinjerna lätta att identifiera som avbrott i detta kontinuum.

Egenskaper och identitet: varje grundämne har ett karakteristiskt uppsättning linjer som fungerar som ett kemiskt fingeravtryck. Hos väte förekommer bland annat Lyman- och Balmer-serierna. Molekylära absorberingslinjer uppstår från rotationella och vibracionella övergångar och bildar band istället för enskilda linjer.

Linjerna har form som beskrivas av olika profiltyp beroende på bredning: Gaussian (dopplerspridning), Lorentzisk (naturlig breddning) och Voigtprofil (kombination). Breddning kan också orsakas av tryck/ kollisionsbreddning eller Stark-effekter i starka fält.

Användning och mätningar: absorptionslinjer används för att bestämma sammansättning, temperatur och täthet i gaser, samt för att mäta röttskift och därigenom avläsa rörelser eller avstånd i astronomi. Genom att mäta djupet och breddningen kan man få information om abundanser och fysiska förhållanden i stjärnors atmosfärer, interstellära gaser och galaxers omgivningar. Historiskt spelade absorptionslinjer en central roll i upptäckten av elementen av Kirchhoff och Bunsen, vilka lade grunden för kemisk spektroskopi.