Linjebredning

Linjebredning er et fenomen der spektrallinjer i absorpsjon eller emisjon blir bredere enn en ideell, enkeltstående overgang. Linjer observeres i spektra når elektroner går mellom energinivåer i atomer eller molekyler, og bredningen oppstår fordi flere fysiske mekanismer virker samtidig.

De viktigste mekanismene er naturlig (livstidsbetinget) bredning, Dopplerbredning og trykk- eller kollisjonbredning, i tillegg til instrumentell bredning som følger av måleutstyrets oppløsning. Naturlig bredning skyldes at en eksitert tilstand har en begrenset livsløp; usikkerhetsprinsippet gir et begrenset bredde og vanligvis en Lorentzprofil. Dopplerbredning oppstår fra termisk bevegelse av partikler og gir en Gaussisk profil; bredningen øker med temperatur og reduseres med partikkelens masse. Trykkbredning skyldes hyppige kollisjoner mellom partikler i en tettere gass eller plasma og gir ofte bredere Lorentzianske profiler; Stark- og Van der Waals-bredning er spesialtilfeller hvor elektriske felt eller van der Waals-interaksjoner påvirker linjen.

Linjens form kan være Lorentzsk, Gaussisk eller en kombinasjon kalt Voigt-profil, som er en konvolusjon av de to. For presise analyser benyttes ofte Voigt-modeller eller andre tilpassede bredningsmodeller. Linjebredning er viktig for å oppnå riktig oppløsning og kvantitative mål i spektroskopi og brukes til å trekke ut temperatur, trykk og sammensetning i fagfelt som astrofysikk, atmosfærisk forskning og plasmafysikk.