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Spektral|lini|e,

 

die von atomaren Systemen emittierte (Emissionslinie) oder absorbierte (Absorptionslinie) nahezu monochromatische Strahlung, die im Spektrum als voneinander scharf getrennte, helle oder dunkle schmale Linie hervortritt. Spektrallinien werden mithilfe von Spektralapparaten getrennt, die bei Einstrahlung monochromatischer Wellen ein schmales, linienförmiges Bild des Eintrittsspalts (Spaltbild) erzeugen. Eine Spektrallinie entspricht jeweils einem Übergang zwischen Energiezuständen der Elektronenhülle oder des Kerns (Term). Die Intensität der Spektrallinie wächst mit der Zahl der pro Zeiteinheit stattfindenden Absorptions- oder Emissionsprozesse.

 

Die Emission oder Absorption erfolgt nie ganz monochromatisch, sondern stets über ein endliches Frequenzintervall, die Linienbreite der Spektrallinie, die im Allgemeinen durch die Halbwertsbreite der zugehörigen Frequenz- beziehungsweise Wellenlängenverteilung charakterisiert wird. Die natürliche Linienbreite wird durch die energetische Unschärfe der beteiligten Energieniveaus verursacht, die wiederum aus deren endlichen Lebensdauer herrührt. Für einen Übergang in den stabilen (energiescharfen) Grundzustand aus einem angeregten Niveau mit der Lebensdauer τ ist die natürliche Linienbreite Δν = 1 / τ. Die Spektrallinien der Elektronenübergänge im sichtbaren Bereich besitzen z. B. eine natürliche Linienbreite von etwa 10⁷ bis 10⁸ Hz bei typischen Lebensdauern von 10^-8 s. Eine zusätzliche Linienverbreiterung tritt insbesondere durch die Doppler-Verbreiterung und die Stoßverbreiterung ein. Die gemessene Linienbreite wird außerdem durch das spektrale Auflösungsvermögen des Spektralapparats bestimmt. Zur Erzielung schmaler Spektrallinien arbeitet die optische Atomspektroskopie bei niedrigem Druck und tiefer Temperatur. Die Messung der frequenzabhängigen Lage von Spektrallinien in Linien- und Bandenspektren sowie ihrer Form und Breite liefert eine Vielzahl von Aussagen über die Eigenschaften von Atomen und Molekülen (Spektroskopie).

 

Bei hinreichendem Auflösungsvermögen des Spektralapparats lässt sich in Spektrallinien eine Aufspaltung beobachten (Multipletts), die auf die magnetische und elektrische Wechselwirkung der Hüllenelektronen untereinander sowie mit dem magnetischen Dipol- und dem elektrischen Quadrupolmoment des Kerns zurückzuführen ist (Feinstruktur, Hyperfeinstruktur).