Absorptielijn

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Spectrum met absorptielijnen

Een absorptielijn is een spectraallijn (een smalle kleurenband) waarin een voorwerp of chemische stof opgestraald licht of andere elektromagnetische straling absorbeert, en niet reflecteert of doorlaat.

Principe[bewerken]

Als men elektromagnetische straling beschouwt als deeltjes, fotonen, hebben de deeltjes voor elke golflengte van het licht een strikt bepaalde hoeveelheid energie volgens  E = h \nu met h de constante van Planck. 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 heel 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 optische diepte).

Omzetting van energie[bewerken]

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. Ook kan een chemische reactie in gang worden gezet.

Spectrum[bewerken]

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.

Breedte[bewerken]

Elk absorptiefenomeen heeft zijn eigen karakteristieke breedte. Bij ultravioletabsorptie zijn het vaak brede absorptiebanden, bij infrarood veel meer smalle absorptielijnen.

Toepassingen[bewerken]

Het meten van de absorptiespectra van atomen heeft belangrijk toepassingen in bijvoorbeeld atoomfysica en moleculaire mechanica, de chemie, toxicologie en astronomie.

Astronomie[bewerken]

Bij het uiteenrafelen van het licht van de zon of andere sterren met een prisma of tralie 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 tevoorschijn als het sterrenlicht door nevels en gaswolken gaat. Vanaf de aarde is dan te zien, welke moleculen in die nevels en gaswolken aanwezig zijn.

Zie ook[bewerken]