spektrallinjer

Spektrallinjer är karakteristiska mörka eller ljusa rader i ett spektrum som uppstår när atomer, joner eller molekyler övergår mellan kvantmekaniska energitillstånd. När elektroner hoppar nedåt i ett atom, jon eller en molekyl avger de fotoner med en mycket specifik energi, vilket motsvarar en viss våglängd. Om ljus från en ljuskälla passerar genom ett tys kall plasma eller gas, kan atomerna absorbera fotoner med energier som matchar övergångarna, vilket ger upphov till absorptionlinjer i spektrumet.

I ett emission-spektrum visar linjerna upplysta sig mot en mörk bakgrund, medan i ett absorption-spektrum ses mörka linjer på en kontinuerlig ljusbakgrund. Molekylära övergångar ger ofta linjer som speglar både vibrations- och rotationsenergier, vilket resulterar i täta banden i organiska och molekylära spektra. Vissa linjer är mycket starka och definierade, medan andra är svårare att upptäcka på grund av låga övergångsprobabiliteter eller blandningar med andra spektrala komponenter.

Linjernas positioner och intensiteter ger viktig information. Wavelengtherna återspeglar energiskillnaderna mellan tillstånd, E = ΔE = hν, vilket gör det möjligt att identifiera ämnen och deras tillstånd. Intensiteten beror på befolkningen i de upphöjda nivåerna och sannolikheten för övergångar, medan linjens bredd beror på temperatur (Dopplereffekter), tryck och instrumentell resolution.

Användningsområden inkluderar astronomi, där spektrallinjer avslöjar kemisk sammansättning, temperatur, täthet och rörelse hos stjärnor och gaser, samt kemi och plasmafysik där linjer används för identifikation och koncentrationsbestämningar. Kända exempel är väte-serierna Balmer, Lyman och Fraunhofer-linjerna i solens spektrum.