Absorptielijn
Een absorptielijn is een spectraallijn (een smalle kleurenband) waarin een voorwerp of chemische stof opgestraald licht absorbeert, en niet reflecteert of doorlaat.
[bewerk] Achtergrond
Wanneer men naar elektromagnetische straling kijkt als deeltjes, fotonen, hebben de deeltjes voor elke golflengte van het licht een strikt bepaalde hoeveelheid energie. Wanneer deze energie exact overeenkomt met de energie die nodig is om de atomen of moleculen van een stof in een aangeslagen toestand te brengen, dan kunnen de fotonen door de stof worden geabsorbeerd. Dit proces kan heel efficiënt verlopen (zelfs in een dunne laag worden bijna alle fotonen geabsorbeerd) of minder efficiënt (je hebt een hele dikke laag nodig om een klein deel van de fotonen te absorberen). De aborptiesterkte wordt vaak uitgedrukt als de dikte van het materiaal dat nodig is om de hoeveelheid fotonen tot 1/e (ca. 0.37) te reduceren.
De energie van de fotonen die bij absorptie in het materiaal wordt opgenomen wordt omgezet in andere soorten energie. Dit kan op verschillende manieren gebeuren. De meest waarschijnlijke manier is voor veel processen dat de energie wordt omgezet in beweging van de atomen; de stof wordt warmer. Het is ook mogelijk dat een deel van de energie vrijwel onmiddellijk of iets later weer als elektromagnetische straling (nieuwe fotonen met minder energie, overeenkomend met een langere golflengte) weer naar buiten komt. Dit heet fluorescentie of fosforescentie.
In verschillende delen van het elektromagnetisch spectrum kan absorptie plaatsvinden. Zo kan een stof microgolven absorberen omdat de energie van de fotonen overeenkomt met rotatie-aanslagen, infraroodstraling komt overeen met vibraties van chemische bindingen, zichtbaar licht en ultraviolet met aanslagen van (grotere) geconjugeerde systemen in een molecuul, en röntgenstraling met de binnenste elektronenbanen van zwaardere elementen.
Elk absorptiefenomeen heeft zijn eigen karakteristieke breedte. Bij ultravioletabsorptie zijn het vaak brede absorptiebanden, bij infrarood veel meer smalle absorptielijnen.
[bewerk] Toepassing
Het meten van de absorptiespectra van atomen heeft een belangrijke toepassing in de astronomie. Bij het uiteenrafelen van het licht van de zon of andere sterren blijken daar bepaalde frequenties te ontbreken, die naar voren komen als een heel dun zwart lijntje in het kleurrijke spectrum. Deze lijntjes komen overeen met de absorptielijnen van de stoffen die in de halo van de sterren voorkomen. In het binnenste van de ster wordt enorm veel elektromagnetische straling gegenereerd. Deze straling wordt voor een heel klein gedeelte geabsorbeerd door de atomen in de halo. Door het lichtsprectrum te bestuderen kan men zien welke elementen in de halo zitten. Zo is in het zonnespectrum bijvoorbeeld het element Helium ontdekt, dat oorspronkelijk op aarde nog niet was waargenomen (omdat het een vluchtig edelgas is dat niet reageert met andere stoffen, komt het op aarde slechts zeer verdund voor in de buitenlucht).
Soortgelijke absorptielijnen komen te voorschijn als het sterrenlicht door gaswolken gaat. Vanaf aarde is dan te zien welke moleculen in die gaswolken aanwezig zijn.
