Fraunhoferlijnen

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Fraunhoferlijnen zijn donkere lijnen in een absorptiespectrum. Dergelijke lijnen werden voor het eerst waargenomen in 1802 door de chemicus William Hyde Wollaston in het spectrum van de zon. In het spectrum van zonlicht zijn Fraunhoferlijnen zichtbaar als scherpe pieken die een lagere lichtintensiteit hebben dan het omliggende golflengtegebied.

Ontdekking[bewerken]

Deze lijnen worden echter toegekend aan de Duitse natuurkundige Joseph von Fraunhofer (1787-1826) die ze in 1814 herontdekt heeft en intensief bestudeerd heeft. Hij ontdekte dat de gele natriumlijnen (D) uit een kaarsvlam ook in het spectrum van de zon voorkomen. Hij zag zo'n 700 duidelijk zwart afgetekende lijnen in het spectrum. Gustav Kirchhoff gaf in 1859 samen met Robert Bunsen de eerste verklaring voor deze 'Fraunhoferlijnen': de kern van de zon zendt alle mogelijke straling uit, de buitenste laag absorbeert die en zendt die weer uit, maar niet ieder type straling wordt dezelfde wijze geabsorbeerd en uitgezonden. Er werd een link gelegd tussen deze lijnen en de spectraallijnen van de chemische elementen. Op deze manier heeft men het element helium ontdekt, omdat het zonnespectrum vreemde lijnen bevatte, die niet door een toen bekend element veroorzaakt konden worden. Dit element heeft men naar de zon (Helios) genoemd. Helium is pas later op aarde teruggevonden.

Fraunhofer lines.jpg

De absorptie van licht door gassen tussen de zon en de aarde is een deel van de verklaring van de lijnen. Een ander deel wordt gevormd door de theoretische achtergrond van de plaats (of golflengte) van de lijnen. Zie hiervoor het artikel over het waterstofspectrum.

Een overzicht van de belangrijkste Fraunhoferlijnen[bewerken]

Symbool Element Golflengte (nm) Symbool Element Golflengte (nm)
y O2 898.765 c Fe 495,761
Z O2 822,696 F H β 486,134
A O2 759,370 d Fe 466,814
B O2 686,719 e Fe 438,355
C H α 656,281 G' H γ 434,047
a O2 627,661 G Fe 430,790
D1 Na 589,594 G Ca 430,774
D2 Na 588,997 h H δ 410,175
D3 He 587,565 H Ca+ 396,847
E2 Fe 527,039 K Ca+ 393,368
b1 Mg 518,362 L Fe 382,044
b2 Mg 517,270 N Fe 358,121
b3 Fe 516,891 P Ti+ 336,112
b4 Fe 516,751 T Fe 302,108
b4 Mg 516,733 t Ni 299,444

De C-, F-, G'- en h-lijnen komen overeen met de α-, β-, γ- en δ-lijnen van de Balmerreeks van het waterstofspectrum. De gele D1- en D2-lijnen komen overeen met het natrium D-doublet dat een centrale golflengte van 589,29 nm heeft. Er moet echter opgemerkt worden dat er voor sommige Fraunhoferlijnen geen overeenkomst is in de literatuur voor het symbool. Zo kan de Fraunhofer-d-lijn niet alleen met de 466,814 nm lijn van ijzer overeenkomen, maar ook met de gele heliumlijn bij 587,5618 nm (alternatief aangeduid met D3). Er is eveneens een probleem met de e-lijn, die kan refereren naar spectrale lijnen van ijzer en kwik. Om discussie te vermijden plaatst men het symbool van het atoom voor de betwiste notaties (bijvoorbeeld kwik e-lijn).

Omdat Fraunhoferlijnen een goed gedefinieerde golflengte hebben, worden ze dikwijls gebruikt voor het karakteriseren van de brekingsindex en dispersie-eigenschappen van optische materialen.