Linienprofilen

Linienprofilen bezeichnet in der Spektroskopie die Form der Verteilung der Intensität einer Spektrallinie als Funktion von Wellenlänge, Frequenz oder relativer Geschwindigkeit. Sie dienen der Beschreibung und Quantifizierung der Linie selbst sowie der physikalischen Bedingungen des emitierenden oder absorbierenden Mediums, z. B. der Temperatur, der Bewegung und der Dichte.

Die Form eines Linienprofils wird durch mehrere Effekte bestimmt. Thermische Bewegungen der Teilchen erzeugen typischerweise eine gaussische Verteilung (Doppler-Breite). Lebensdauer der Energieniveaus führt zu natürlicher Breitung, während Teilchenwechselwirkungen und kollektive Effekte die Linie verbreitern (Druck- bzw. Kollisionsbreite). Instrumentelle Auflösung trägt ebenfalls zur gemessenen Form bei. In der Praxis wird oft eine Voigt-Verteilung verwendet, die Doppler- und Breitung kombiniert.

Wichtige Parameter eines Linienprofils sind der zentrale Wellenlängenwert oder die Frequenz, die Vollbreite bei halbem Maximum (FWHM), die Spitzenintensität, die Flächeninhalt (äquivalente Breite) und die Tiefen der Linie. Diese Größen ermöglichen Rückschlüsse auf Abundanzen, Temperaturen, Geschwindigkeiten oder Turbulenz im untersuchten Medium. Linien können isoliert oder geteilt (geblendet) auftreten, was zusätzliche Analysen und sorgfältige Hintergrundsubtraktionen erfordert.

Messung und Analyse umfassen Kontinuumsnormalisierung, Baseline-Subtraktion und das Anpassen von Profilmodellen (Gaussian, Lorentzian, Voigt) an die beobachteten Daten mittels Fit-Verfahren. Anwendungen finden sich in der Astrophysik, Chemie, Plasmaphysik und Umweltmonitoring, wo Linienprofile helfen, Zustände, Bewegungen und chemische Zusammensetzungen zu bestimmen.