Garis spektrum

Spektrum berterusan

Garis pancaran

Garis serapan

Garis spektrum ialah garis-garis gelap atau cerah yang ada di dalam satu spektrum yang sepatutnya seragam dan berterusan, yang menyebabkan kekurangan atau lebihan foton di dalam satu julat frekuensi yang sempit, berbanding dengan frekuensi-frekuensi berdekatan.

Jenis-jenis garis spektrum

Garisan serapan untuk udara dengan pencahayaan tidak terus, dan sumber cahaya terus tidak kelihatan supaya gas itu tidak berada betul-betul di antara sumber dan pengesan. Di sini, "sumber" itu adalah garis Fraunhofer dari Matahari dan selerakan Rayleigh yang disebabkan oleh cahaya Matahari. Spektrum di atas adalah spektrum langit biru timur yang berdekatan dengan ufuk pada jam 3-4 petang (Matahari di barat) pada hari yang cerah.

Garis-garis spektrum terhasil daripada interaksi satu sistem kuantum (biasanya atom, tetapi biasanya juga molekul atau nukleus atom) dan satu foton tunggal. Apabila satu foton mempunyai jumlah tenaga yang tepat untuk membolehkan satu perubahan keadaan tenaga sistem itu (untuk satu atom, perubahan tenaga ini biasanya satu elektron yang bertukar orbital), foton itu akan diserap. Kemudian, ia akan dipancarkan semula secara spontan, sama ada dengan frekuensi yang sama atau frekuensi yang melata, di mana jumlah tenaga foton yang dipancarkan sama dengan jumlah tenaga foton itu yang diserap (dengan anggapan yang sistem itu kembali kepada keadaan asalnya).

Bergantung kepada jenis gas, sumber foton dan apa yang sampai kepada pengesan satu alat, garis yang akan terbentuk adalah sama ada garis pancaran atau garis serapan. Garisan-garisan gelap akan terhasil di dalam satu spektrum yang luas apabila satu gas yang sejuk berada di antara sumber foton berspektrum luas dengan pengesan. Dalam keadaan ini, penurunan kecerahan cahaya di dalam frekuensi foton yang mendatang bermaksud yang foton itu diserap, lalu dipancarkan semula ke pelbagai arah yang biasanya berlainan daripada arah asalnya. Ini menghasilkan garis serapan kerana jalur frekuensi cahaya sempit yang pada asalnya bergerak ke arah pengesan telah disebarkan ke arah-arah yang berbeza. Garis serapan juga boleh dihasilkan oleh pemantulan daripada gas sejuk yang disinari, kerana selepas pemantulan, masih ada peluang untuk penyerapan (dan penyerakan semula) selektif di antara titik pantulan dan pengesan. Dalam keadaan ini, gas sejuk itu tidak perlu diletakkan di antara sumber cahaya dan pemantul, tetapi ia perlu tidak bertindak sebagai sumber cahaya bebas yang penting.