что такое спектральные линии
Спектральная линия
Спектра́льная ли́ния — особенность участка спектра, выражающаяся в локальном повышении (светлые, эмиссионные линии, спектральные максимумы) или понижении (тёмные линии, линии поглощения, спектральные минимумы) уровня сигнала.
Остаточной интенсивностью называют усиление/ослабление излучения в спектральной линии по сравнению с непрерывным спектром.
Функция, характеризующая зависимость остаточной интенсивности от частоты, называется профилем линии.
См. также
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Спектральная линия» в других словарях:
СПЕКТРАЛЬНАЯ ЛИНИЯ — узкий (почти монохроматический) пик в спектреиспускания (С. л. испускания) либо провал в спектре пропускания (С. л … Физическая энциклопедия
спектральная линия — spektro linija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Siaura spektro sritis. atitikmenys: angl. spectral line; spectrum line vok. Spektrallinie, f rus. спектральная линия, f pranc. raie spectrale, f … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
спектральная линия — spektro linija statusas T sritis chemija apibrėžtis Siaura, beveik monochromatinės spinduliuotės spektro sritis. atitikmenys: angl. spectral line; spectrum line rus. спектральная линия … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
спектральная линия — spektro linija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. spectral line vok. Spektrallinie, f rus. спектральная линия, f pranc. raie du spectre, f; raie spectrale, f … Fizikos terminų žodynas
спектральная линия — Узкая область с одним максимумом интенсивности в спектре излучения или поглощения … Политехнический терминологический толковый словарь
Спектральная линия поглощения — Спектральная линия … Википедия
нерезкая спектральная линия — neryškioji spektro linija statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. diffuse spectral line; unsharp spectral line vok. diffuse Spektralline, f; unscharfe Spektrallinie, f rus. нерезкая спектральная линия, f; размытая спектральная линия … Radioelektronikos terminų žodynas
размытая спектральная линия — neryškioji spektro linija statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. diffuse spectral line; unsharp spectral line vok. diffuse Spektralline, f; unscharfe Spektrallinie, f rus. нерезкая спектральная линия, f; размытая спектральная линия … Radioelektronikos terminų žodynas
интенсивная спектральная линия — intensyvioji spektro linija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. intense spectral line; strong spectral line vok. intensive Spektrallinie, f; starke Spektrallinie, f rus. интенсивная спектральная линия, f; сильная спектральная линия, f… … Fizikos terminų žodynas
сильная спектральная линия — intensyvioji spektro linija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. intense spectral line; strong spectral line vok. intensive Spektrallinie, f; starke Spektrallinie, f rus. интенсивная спектральная линия, f; сильная спектральная линия, f… … Fizikos terminų žodynas
Спектральная линия
Из Википедии — свободной энциклопедии
Спектральная линия — узкий участок спектра электромагнитного излучения, где интенсивность излучения усилена либо ослаблена по сравнению с соседними областями спектра. В первом случае линия называется эмиссионной линией, во втором — линией поглощения. Положение линии в спектре обычно задаётся длиной волны, частотой или энергией фотона.
Чаще всего спектральные линии возникают при переходах между дискретными уровнями энергии в квантовых системах: молекулах, атомах и ионах, а также атомных ядрах. У каждого химического элемента атомы и ионы имеют собственную структуру энергетических уровней, и набор спектральных линий у них уникален, а значит, по спектральным линиям можно определять присутствие и количественное содержание тех или иных химических элементов в исследуемом объекте.
Спектральные линии имеют малую ширину, но они не монохромны. Распределение интенсивности излучения в линии называется профилем или контуром спектральной линии, вид которого зависит от множества факторов, называемых механизмами уширения. Среди них — естественная ширина спектральной линии, доплеровское уширение и другие эффекты.
Спектральные линии наблюдаются во всех диапазонах электромагнитного излучения: от гамма-лучей до радиоволн, причём линии в разных диапазонах обусловлены различными процессами: например, линии атомных ядер попадают в гамма- и рентгеновский диапазоны, а различные линии молекул — в основном в инфракрасный и радиоволновой диапазоны. Профили и характеристики спектральных линий содержат различную информацию об условиях среды, где они возникли.
А спектральная линия темная или светлая линия на другой форме и непрерывный спектр, в результате выброс или поглощение из свет в узком частотном диапазоне по сравнению с соседними частотами. Спектральные линии часто используются для идентификации атомы и молекулы. Эти «отпечатки пальцев» можно сравнить с ранее собранными «отпечатками пальцев» атомов и молекул. [1] и таким образом используются для идентификации атомных и молекулярных компонентов звезды и планеты, что иначе было бы невозможно.
Содержание
Типы линейчатых спектров
Спектральные линии являются результатом взаимодействия между квантовая система (обычно атомы, но иногда молекулы или атомные ядра) и одиночный фотон. Когда у фотона достаточно энергии (которая зависит от его частоты) [2] чтобы позволить изменение энергетического состояния системы (в случае атома это обычно электрон изменение орбитали) фотон поглощается. Затем он будет спонтанно переизлучен либо на той же частоте, что и исходный, либо в каскаде, где сумма энергий испускаемых фотонов будет равна энергии поглощенного (при условии, что система вернется к исходному состоянию. государственный). [ нужна цитата ]
Спектральную линию можно наблюдать либо как линия излучения или линия поглощения. Тип наблюдаемой линии зависит от типа материала и его температуры относительно другого источника излучения. Линия поглощения образуется, когда фотоны от горячего источника широкого спектра проходят через холодный материал. Интенсивность света в узком диапазоне частот снижается из-за поглощения материалом и повторного излучения в случайных направлениях. Напротив, яркая линия излучения возникает, когда фотоны от горячего материала обнаруживаются в присутствии широкого спектра от холодного источника. Интенсивность света в узком диапазоне частот увеличивается из-за излучения материала.
Спектральные линии сильно зависят от атома и могут использоваться для определения химического состава любой среды, способной пропускать свет через нее. Некоторые элементы были обнаружены спектроскопическими методами, в том числе гелий, таллий, и цезий. Спектральные линии также зависят от физических условий газа, поэтому они широко используются для определения химического состава звезды и другие небесные тела, которые не могут быть проанализированы другими способами, а также их физическое состояние.
Спектральные линии могут образовываться не только при взаимодействии атома с фотоном, но и при других механизмах. В зависимости от точного физического взаимодействия (с молекулами, отдельными частицами и т. Д.) Частота задействованных фотонов будет широко варьироваться, и можно наблюдать линии поперек электромагнитный спектр, из радиоволны к гамма лучи.
Номенклатура
Более подробные обозначения обычно включают строку длина волны и может включать мультиплет число (для атомарных строк) или обозначение диапазона (для молекулярных линий). Многие спектральные линии атомных водород также имеют обозначения в соответствующих серии, такой как Серия Лайман или Серия Бальмера. Первоначально все спектральные линии были разделены на серии: Принцип серии, Sharp серия, и Диффузная серия. Эти серии существуют для атомов всех элементов, и закономерности для всех атомов хорошо предсказываются Формула Ридберга-Ритца. По этой причине база данных спектральных линий NIST содержит столбец для линий, рассчитанных Ритцем. Позднее эти серии стали ассоциироваться с суборбиталями.
Уширение и смещение линии
Расширение из-за местного воздействия
Естественное уширение
Время жизни возбужденных состояний приводит к естественному уширению, также известному как уширение за время жизни. В принцип неопределенности связывает время жизни возбужденного состояния (из-за спонтанный радиационный распад или Оже процесс) с неопределенностью его энергии. Короткое время жизни будет иметь большую неопределенность энергии и широкую эмиссию. Этот эффект расширения приводит к несмещенному Лоренцианский профиль. Естественное уширение можно экспериментально изменить только в той степени, в которой скорость распада может быть искусственно подавлена или увеличена. [3]
Тепловое доплеровское уширение
Атомы в газе, излучающие излучение, будут иметь распределение по скоростям. Каждый испускаемый фотон будет «красным» или «синим», смещенным Эффект Допплера в зависимости от скорости атома относительно наблюдателя. Чем выше температура газа, тем шире распределение скоростей в газе. Поскольку спектральная линия представляет собой комбинацию всего испускаемого излучения, чем выше температура газа, тем шире спектральная линия, испускаемая этим газом. Этот эффект уширения описывается Гауссов профиль и нет связанного смещения сдвига.
Расширение давления
Присутствие соседних частиц повлияет на излучение, испускаемое отдельной частицей. Это происходит в двух предельных случаях:
Расширение давления также можно классифицировать по характеру возмущающей силы следующим образом:
Неоднородное уширение
Расширение из-за нелокальных эффектов
Определенные типы уширения являются результатом условий в большой области пространства, а не просто условий, локальных для излучающей частицы.
Увеличение непрозрачности
Электромагнитное излучение, испускаемое в определенной точке пространства, может повторно поглощаться при перемещении в пространстве. Это поглощение зависит от длины волны. Линия уширена, потому что фотоны в центре линии имеют большую вероятность обратного поглощения, чем фотоны на крыльях линии. Действительно, реабсорбция вблизи центра линии может быть настолько большой, что вызовет самообращение у которых интенсивность в центре линии меньше, чем в крыльях. Этот процесс также иногда называют самопоглощение.
Макроскопическое доплеровское уширение
Радиационное расширение
Излучательное уширение профиля спектрального поглощения происходит потому, что резонансное поглощение в центре профиля насыщается при гораздо более низких интенсивностях, чем нерезонансные крылья. Следовательно, с ростом интенсивности поглощение в крыльях растет быстрее, чем поглощение в центре, что приводит к уширению профиля. Радиационное уширение происходит даже при очень низкой интенсивности света.
Комбинированные эффекты
Каждый из этих механизмов может действовать изолированно или в сочетании с другими. Предполагая, что каждый эффект независим, наблюдаемый профиль линии представляет собой свертку профилей линий каждого механизма. Например, сочетание теплового доплеровского уширения и уширения ударного давления дает Профиль Voigt.
Однако разные механизмы расширения линий не всегда независимы. Например, эффекты столкновения и двигательные доплеровские сдвиги могут действовать согласованным образом, что в некоторых условиях приводит даже к столкновению. сужение, известный как Эффект Дике.
Спектральные линии химических элементов
Видимый свет
Для каждого элемента в следующей таблице показаны спектральные линии, которые появляются в видимый спектр примерно при 400-700 нм.
Другие длины волн
Без уточнения, «спектральные линии» обычно подразумевают, что говорят о линиях с длинами волн, которые попадают в диапазон видимого спектра. Однако есть также много спектральных линий, которые проявляются на длинах волн вне этого диапазона. На гораздо более коротких длинах волн рентгеновского излучения они известны как характеристические рентгеновские лучи. Другие частоты также имеют атомные спектральные линии, такие как Серия Лайман, который попадает в ультрафиолетовый ассортимент.