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Spektrum mit Absorptionslinien

EIN Absorptionslinie ist ein Spektrallinie (ein Pfeil Farbband) in dem ein Objekt oder chemische Substanz auffallendes Licht oder sonstiges elektromagnetische Strahlungabsorbiert, und nicht spiegelt oder passieren.

Prinzip

Elektromagnetische Strahlung kann als Partikelstrom betrachtet werden, Photonen, die für alle Frequenz${Anzeigestil u}$ eine genau definierte Energiemenge ${displaystyle E=hu }$ habe, mit ${displaystyle h}$ das Plancksche Konstante. Entspricht sie genau der Energie, die benötigt wird, um die Atome oder Moleküle einer bestrahlten Substanz in a aufgeregter Zustand die Photonen können von dieser Substanz absorbiert werden. Dieser Prozess kann sehr effizient sein (auch in einer dünnen Schicht werden fast alle Photonen absorbiert) oder weniger effizient (eine sehr dicke Schicht wird benötigt, um einen kleinen Teil der Photonen zu absorbieren). Die Absorptionsstärke wird oft als die Dicke des Materials ausgedrückt, die benötigt wird, um die Photonenmenge auf 1/ zu reduzieren.e (ca. 0,37) zu reduzieren (die optische Tiefe).

Energieumwandlung

Die Energie der von einem Material absorbierten Photonen wird in andere Energiearten umgewandelt. Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen. Bei vielen Prozessen ist es am wahrscheinlichsten, dass diese Energie in Bewegung der Atome umgewandelt wird: Der Stoff wird wärmer. Es ist auch möglich, dass ein Teil der Energie fast sofort oder etwas später als elektromagnetische Strahlung (neue Photonen mit weniger Energie, entsprechend einer längeren Wellenlänge) wieder auftaucht. Das nennt man Fluoreszenz oder Phosphoreszenz. Kann auch a chemische Reaktion eingeleitet werden.

Spektrum

Absorption kann in verschiedenen Teilen des elektromagnetischen Spektrums stattfinden. Zum Beispiel ein Stoff Mikrowellen absorbieren, weil die Energie der Photonen Rotationsangriffen entspricht, Infrarotstrahlung entspricht Schwingungen von chemische Bindungen, sichtbares Licht und Ultraviolett mit Angriffen von (größeren) konjugierten Systemen in a Molekül, und Röntgenstrahlen mit den innersten Elektronenbahnen schwererer Elemente.

Breite

Jedes Absorptionsphänomen hat seine eigene charakteristische Breite. Bei ultravioletter Absorption sind sie oft breit often Absorptionsbanden, mit Infrarot viel schmalere Absorptionslinien.

Anwendungen

Die Messung der Absorptionsspektren von Atomen hat wichtige Anwendungen zum Beispiel in Atomphysik und Molekularmechanik, das Chemie, Toxikologie und Astronomie.

Astronomie

In der Entwirrung des Lichts der Sonne oder andere Sterne mit a Prisma oder Bar zeigt das Licht auf bestimmten Frequenzen schwächer, was sich als dünne schwarze Linien im Spektrum, Fraunhofer-Linien nach dem Entdecker benannt. Diese Linien entsprechen den Absorptionslinien der im Atmosphäre der Sterne. Im Inneren des Sterns wird eine enorme Menge an elektromagnetischer Strahlung erzeugt. Ein sehr kleiner Teil dieser Strahlung wird von den Atomen in der Sternenatmosphäre absorbiert. Durch das Studium des Lichtspektrums kann man erkennen, welche Elemente in der Atmosphäre sein.

Im Sonnenspektrum ist es zum Beispiel ElementHelium entdeckt, die ursprünglich auf der Erde nicht beobachtet wurde (weil es eine flüchtige Edelgas ist, dass es nicht mit anderen Stoffen reagiert, es ist nur sehr verdünnt im Freien auf der Erde).

Ähnliche Absorptionslinien erscheinen beim Durchgang des Sternenlichts Nebel und Gaswolken geht. Von der Erde aus kann man dann sehen, welche Moleküle sich in diesen Nebeln und Gaswolken befinden.

Die Stärke von Absorptionslinien wird in der Astronomie als äquivalente Breite.

Siehe auch

• Emissionslinie