Linjespektre

Linjespektre er et spektrum som består av et begrenset antall diskrete linjer ved spesifikke bølgelengder, og oppstår når atomer, ioner eller molekyler emitterer eller absorberer fotoner under elektroniske overganger. Linjene kan være emisjonsspektrum (linjer fra en kilde som gir fra seg fotoner) eller absorpsjonsspektrum (mørke linjer i et kontinuerlig spektrum som passerer gjennom et stoff).

Grunnleggende prinsipp er at elektroner har bestemte energinivåer. Når et atom skifter fra et høyere til et lavere nivå, frigjøres eller absorberes energi i form av foton med energi ΔE = hν, og dermed en linje ved en bestemt bølgelengde. Linjenes posisjoner gir informasjon om hvilke elementer som er til stede, mens intensiteten gjenspeiler befolkningen av nivåene og overgangens sannsynlighet. Doppler-skift og isotopiske effekter kan endre linjeposisjoner og bredde.

Historisk ble linjespektre viktig i utviklingen av kvantemekanikken og kjemisk analyse. Fra Fraunhofer-linjer i Solens spektrum til Kirchhoffs lover om stråling, har linjespektre gitt innsikt i kjemisk sammensetning og fysiske forhold. Hydrogen Balmer-serien er et kjent eksempel i det synlige spektrum.

Linjespektre brukes bredt i kjemi, plasmafysikk og astronomi for å bestemme sammensetning, temperatur, tetthet og bevegelse (via Doppler). Linjebredning kan skyldes naturlig bredning, Doppler-bredning fra termisk bevegelse, trykkbredning ved kollisjoner, og instrumentell bredning. Utstyr som spektrograf og CCD-detektorer muliggjør presis måling og analyse.