Cosa sono le linee spettrali?

Le linee spettrali sono lacune nella distribuzione ordinariamente continua della frequenza alla luce. Ne risultano quando la luce emessa viene parzialmente assorbita dalla materia, generalmente un gas. Un tipo di linea spettrale è una linea di assorbimento, che è causata quando alcune frequenze di luce vengono assorbite dalle radiazioni emesse. Una linea di emissione, d'altra parte, può essere vista nella luce che è stata assorbita e quindi riemessa. Le linee spettrali possono fornire agli astronomi indizi sulla composizione e la velocità degli oggetti astronomici.

Il primo dei due tipi di linee spettrali sono le linee di assorbimento. Le linee di assorbimento si verificano quando la luce viene emessa da un oggetto, come una stella, e quindi passa attraverso un gas prima di raggiungere un osservatore. In questo caso, la luce di una stella calda verrà emessa fortemente su una vasta gamma di frequenze; in altre parole, avrà uno spettro continuo di radiazioni. Se passa attraverso un gas freddo, tuttavia, la luce con determinate frequenze può essere assorbita dal gas. Quando un osservatore analizza la luce, che originariamente proveniva dalla stella, mostrerà linee di assorbimento - notevoli lacune in determinate frequenze di radiazione.

Il secondo tipo di linea spettrale è una linea di emissione. La luce stellare non può essere assorbita continuamente da un gas perché contiene luce. Piuttosto, viene assorbito dal gas e quindi riemesso in un secondo momento. Quando viene riemessa, la luce contiene solo le frequenze che sono state assorbite dal gas. Pertanto, le frequenze delle linee di emissione devono corrispondere alle frequenze delle corrispondenti linee di assorbimento. Questo infatti è stato verificato dagli astronomi osservando la luce riemessa; i due tipi di linee spettrali sono essenzialmente inversi l'uno dall'altro.

Le linee spettrali esistono perché la luce emessa da elementi e sostanze chimiche ha uno spettro continuo di frequenze. Piuttosto che essere un'entità omogenea, la luce visibile è in realtà una radiazione elettromagnetica entro un certo intervallo di frequenza. Le radiazioni che sono invisibili a occhio nudo hanno anche una distribuzione di frequenza continua, sebbene sia concentrata al di fuori del campo visibile. Uno strumento scientifico noto come uno spettrometro può essere utilizzato per analizzare le frequenze delle radiazioni elettromagnetiche.

Lo studio di queste linee può fornire agli astronomi due importanti informazioni. Prima di tutto, con la conoscenza di quali gas producono quali linee di assorbimento, le linee spettrali possono aiutare a identificare la composizione delle atmosfere planetarie. Gli astronomi hanno usato questa tecnica per caratterizzare le atmosfere dei pianeti al di fuori del sistema solare. In secondo luogo, modelli riconoscibili di linee spettrali possono indicare la velocità degli oggetti astronomici: la velocità di un oggetto sposta la frequenza della sua radiazione, comprese le linee spettrali.

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