Spektroszkópia — Emissziós vonalak

Emissziós vonalak

Ha folytonos fény halad ritkább gázon át, az atomok bizonyos fotonenergiákat elnyelhetnek és magasabb szintre gerjesztődhetnek. A továbbhaladó fényben sötétebb abszorpciós vonalak maradnak. Ugyanazon atom emissziós és abszorpciós vonalainak energiái összefüggnek, mert ugyanazon energiaszint-különbségek szerepelnek.

Abszorpciós spektrum

Molekulákban elektronállapotok mellett rezgési és forgási energiaszintek is vannak. Infravörös spektroszkópia különösen molekularezgésekre érzékeny, mikrohullámú tartomány forgási átmeneteket vizsgálhat, UV–látható spektroszkópia pedig elektronátmeneteket. A pontos kiválasztási szabályok megmondják, mely átmenetek adnak mérhető jelet.

Molekulák: többféle mozgás

Oldatok abszorpciójánál megfelelő tartományban Beer–Lambert törvény használható: A=εbc, ahol A az abszorbancia, ε a moláris abszorpciós tényező, b az úthossz és c a koncentráció. Ez mennyiségi analízist tesz lehetővé, de nagy koncentráció, kémiai egyensúlyváltozás vagy műszeres korlát eltérést okozhat a linearitástól.

Vonalintenzitás és koncentráció

Valós spektrumvonal nem végtelenül vékony. Termikus Doppler-szélesedés, ütközések, természetes élettartam és a műszer felbontása mind szélesítheti. Két közeli átmenet elkülönítéséhez elegendő spektrális felbontás kell. Ezért a „vonal helye” mellett a vonal alakja és szélessége is fizikai információt hordoz.

Emissziós vonalak

Csillag fényének abszorpciós vonalaiból azonosíthatók elemek és ionok a légkörében, a vonalak Doppler-eltolódása pedig sugárirányú sebességre utalhat. Vonalintenzitások és ionizációs állapotok a hőmérsékletről és sűrűségről is információt adhatnak. Így távoli objektumokhoz nem kell mintát fizikailag hazahozni.