emissionsspektren

Emissionsspektren sind Spektren, die durch die Emission elektromagnetischer Strahlung entstehen, wenn angeregte Stoffe Elektronen von höheren auf niedrigere Energieniveaus überführen. Sie können als charakteristische Linienemission auftreten oder als kontinuierliche Emission. Linienemission findet sich vor allem in Gasen oder in freistehenden Atomen und Ionen, während kontinuierliche Emission aus sehr heißen, dichten Körpern oder aus glühenden Festkörpern stammt.

Die Photonen haben Energie, die dem Unterschied der Energieniveaus entspricht. In Atomen ergeben sich Linien durch erlaubte Übergänge; das Spektrum dient als Fingerabdruck des Elements. Die Linienanzahl und ihre Positionen hängen von der Energieaufspaltung desAtoms ab; bei hydrogenähnlichen Systemen lässt sich das Spektrum durch die Rydberg-Formel beschreiben; Moleküle zeigen oft Bandenspektren statt einzelner Linien.

Ursachen der Anregung umfassen thermische Anregung, elektrische Entladungen, Laserablation oder Lichtabsorption. Die Populationsverteilung der Zustände folgt oft dem Boltzmann-Verteilungsprinzip, und die Linienintensität hängt von Konzentration, Temperatur und Dichte ab. Breitungen entstehen durch Doppler-, Starkbrechung und Instrumentenauflösung.

Technisch werden Emissionsspektren mit Spektrographen oder Monochromatoren und Gittern oder Prismen gemessen; Detektoren umfassen CCD-Kameras, Photomultiplier oder Halbleiterdetektoren. Typische Anwendungen sind die Identifikation und Quantifizierung von Elementen in Proben (Flammen- oder ICP-AES, LIBS) sowie die astro- und Plasmadiagnostik.

Wichtige Eigenschaften sind die Unterscheidung zwischen kontinuierlicher und Linienemission, die Nutzung als Element-Fingerabdruck und die Abhängigkeit der Linienbreite von Temperatur, Dichte und Messinstrument.