Linjespektrum

Et linjespektrum er et spektrum som består av isolerte, smale linjer av elektromagnetisk stråling ved bestemte bølgelengder, i motsetning til et kontinuerlig spektrum. Slike linjer kan være enten absorpsjonslinjer, der lys fra en lysende kilde blir dempet ved bestemte bølgelengder når det passerer gjennom et atmosfærisk eller annet materiale, eller emissjonslinjer, der et stoff selv sender ut lys ved spesifikke energiforskjeller.

Opprinnelsen til linjespektrumet ligger i kvantemekanikkens energinivåer. Elektroner kan hops mellom diskrete energinivåer, og energiforskjellen mellom nivåene bestemmer fotonens energi og derfor bølgelengden. For atomære systemer følger overgangene ofte regler kalt utvælgelsesregler, som bestemmer hvilke linjer som er tillatt. I atomer produseres mange linjer avhengig av elektronkonfigurasjon og elektroniske overganger. I molekyler blir spektrene mer tettpakkede på grunn av tillegg av rotasjons- og vibrasjonsnivåer som ligger oppå elektroniske overganger.

Måling av linjespektrum skjer med spectrografer eller monokromatorer, og linjeposisjonene angir energi- eller bølgelengdeforskjeller. Intensiteten av en linje avhenger av overgangens sannsynlighet og befolkningen av den opprinnelige tilstanden, noe som ofte følger Boltzmannfordelingen. Linjene kan også være smale eller bredere på grunn av dopplerbreiding, befintlige felt eller isotopiske forskjeller.

Linjespektrum spiller en sentral rolle i vitenskap og teknologi. Det assosieres historisk med Fraunhofer-linjene og Kirchhoffs lover, og brukes i astrofysikk, kjemi, plasmafysikk og atmosfærisk forskning for å identifisere grunnstoffer og måle temperaturer, bevegelser og sammensetning i objekter og miljøer.