Lijnspectra

Lijnspectra zijn spectra die bestaan uit discrete lijnen op specifieke golflengten, in tegenstelling tot een continu spectrum. Ze ontstaan wanneer elektronen in atomaire of moleculaire toestanden schakelen tussen discrete energie-niveaus. Bij emissie verlaten atomen fotonen terwijl een elektron van een hogere naar een lagere toestand valt; bij absorptie wordt licht van een continu-spectrum geabsorbeerd op specifieke energieverschillen.

De positie van elke lijn komt overeen met een energieverschil tussen toestanden. Voor atomen bepaalt het type overgangen de regels en de golflengten; de Balmer-reeks bij waterstof is een bekend voorbeeld uit het zichtbare spectrum. Voor moleculen leiden fornomena meestal tot banden in plaats van enkelvoudige lijnen, ontstaan door gecombineerde elektronische, vibratoire en roterende overgangen (rovibrational spectra).

Toepassingen en betekenis: lijnspectra worden gebruikt om elementen en verbindingen te identificeren in chemische monsters en in sterren en galaxieën. Fraunhofer-lijnen dragen bij aan de analyse van het zonnespectrum en van andere hemelobjecten. De intensiteit van lijnen geeft informatie over overgangswaarschijnlijkheid en populaties van energieniveaus, terwijl de lijnbreedte informatie kan geven over temperatuur, druk en beweging (zoals Dopplerverbreeding) en instrumentele resolutie.

Historisch heeft de studie van lijnspectra bijgedragen aan fundamentele inzichten in kwantisatie en atoomstructuur. Met spectrografie en spectroscopie kunnen onderzoekers de samenstelling, temperatuur, druk en beweging van materie bepalen, zowel op laboratoriumschaal als in de astronomie.