A fizika és optika , a Fraunhofer vonalak a sötét folytonossági megfigyelhető a napenergia látható spektrum , amely megfelel a legintenzívebb része napsugárzás eléri a Föld felszínét . Joseph von Fraunhofer a XIX . Század elején fedezte fel, és korának számos tudósa tanulmányozta, és rendelkezésre bocsátották az első elérhető hullámhossz-referenciákat, és napjainkban is lehetővé teszik az optikai műszerek kalibrálását és pontos mérését. A hullámhosszak egy részét tehát referenciaként alkalmazzuk az optikai üvegek specifikációiban .
A vonalakat többféle módon is megfigyelhetjük, különösen egy prizma vagy egy diffrakciós rács segítségével .
Ezek a folytonosságok megfelelnek a különösen a légkörben jelenlévő különféle elemek abszorpciós vonalainak .
A 1802 , az angol kémikus , William Hyde Wollaston volt az első megfigyelni számos fekete csík a Nap színképében, majd feltételezzük, hogy ezek a fekete vonalak választják el a színek a Nap spektrumát. Véleménye szerint az öt fekete vonal határolja a négy „napszíneket”, két másik vonalat pedig halványabban láthatunk, ezeket szintén megfigyeltük. Ezt a felfedezést követően, a Thomas Melvill által 1752-ben véletlenül korábban megfigyelt nátrium-dublettével párhuzamosan, Joseph von Fraunhofer német fizikus 1814- ben a napfény megfigyelése során ugyanezeket a kihalásokat figyelte meg .
Első pillantásra a referencia hullámhosszak meghatározása céljából meghatároz nyolc vonalat, amelyeket indexel A-ból H-ba, és további két vonalat, amelyeket a és b jelöl. Ezután összesen 574 vonalat sorolt fel az előző B és H között, és eredményeit 1817-ben tette közzé. Egy 1821-es új kiadványban megadta e vonalak hullámhossz-méréseit, amelyeket becslése szerint egy nagyon finom átviteli diffrakciós rács felhasználásával készített. egyenlő távolságra lévő vezetékek.
Ennek ellenére Fraunhofer nem korlátozódik a Nap megfigyelésére, és a Vénusz és a Szíriusz spektrumán is elvégzi majd kísérleteit . Ha a vonalak hasonlónak tűnnek a bolygó számára, akkor három széles kihalást különböztet meg a Szíriusz spektrumán. A csillagspektrumok vizsgálatának megismétlésével kijelenti, hogy a csillagspektrumok sok szempontból hasonlóak, de egyes vonalak eltérnek.
A jelenség eredetének első megközelítését 1849-ben Léon Foucault végezte . A megegyezést a nátrium-dublett, és kihalását spektrumában úgy készítjük elő, Fraunhofer annak érdekében, hogy ellenőrizze a Foucault elfogadott egy napenergia fénynyaláb által ívlámpa , hogy a nátrium- és megállapítja, hogy a kihalás jobban látható ezen a hullámhosszon; ugyanaz a fekete vonal jelenik meg, amikor egy égő szén fényét áthaladnak ugyanazon az ívlámpán.
Gustav Kirchhoff 1859-ben tette meg a foucault-i mellett az alapvető megfigyelést, miszerint a sugárforrásnak melegebbnek kell lennie, mint az elnyelő láng vagy lámpa. Ezekből a kísérletekből vonja le a sugárzási törvényét , valamint azt a következtetést, hogy a fekete Fraunhofer vonalak megfelelnek a Nap felső rétegeiben jelenlévő kémiai elemeknek. Ezt követően Európában sok tudós, fizikus és vegyész igyekszik felfedezni az egyes kémiai elemek különböző asszociációit spektrális vonalak sorozatával. 1859-ben Julius Plücker az F vonalat a hidrogén Hβ emissziós vezetékével, a C vonalat a Hα hidrogén vonallal azonosította ; 1861 és 1863 között Robert Bunsen és Kirchhoff azonosítja a Fraunhofer-vonalakat a harminc különböző elem lángspektrumával, és így lehetővé teszi annak megállapítását, hogy a Nap atmoszférája amellett, hogy hidrogént tartalmaz, amint azt Plücker bizonyítja, rengeteg más kémiai elemet is tartalmaz.
Henry Augustus Rowland , 1890 körül , Fraunhofer vonalkatalógusát, mintegy 15 000-et sorolva, fotókkal és mért hullámhosszakkal gazdagította 300 nm-től 6500 nm-ig .
Az 1990-es években körülbelül 26 000 sort tudunk, és a Fraunhofer által használt ábécé szerinti jelölést ma is a Nap és más csillagok vonalainak azonosítására használják.
| Kijelölés | Elem | Hullámhossz ( nm ) |
|---|---|---|
| y | O 2 | 898,765 |
| Z | O 2 | 822,696 |
| NÁL NÉL | O 2 | 759,370 |
| B | O 2 | 686,719 |
| VS | H α | 656,281 |
| nál nél | O 2 | 627,661 |
| D 1 | N / A | 589,592 |
| D 2 | N / A | 588,996 |
| D 3 vagy d | Hé | 587,562 |
| e | Hg | 546,073 |
| E 2 | Fe | 527,039 |
| b 1 | Mg | 518,362 |
| b 2 | Mg | 517,270 |
| b 3 | Fe | 516,891 |
| b 4 | Mg | 516,722 |
| vs. | Fe | 495,761 |
| F | H β | 486,134 |
| d | Fe | 466,814 |
| e | Fe | 438,355 |
| G 'vagy f | H γ | 434,047 |
| G | Fe | 430,790 |
| G | Azt | 430,774 |
| h | H 5 | 410,175 |
| H | Ez + | 396,847 |
| K | Ez + | 393,368 |
| L | Fe | 382,044 |
| NEM | Fe | 358,121 |
| P | Ti + | 336,112 |
| T | Fe | 302.108 |
| t | Vagy | 299,444 |
Négy Fraunhofer vonalak megfelelnek a vonalak a Balmer sorozat az emissziós spektruma a hidrogénatom : egyrészt, a C és F sorokat a Fraunhofer felelnek meg Hα és Hβ vonalak Balmer; másrészt a Fraunhofer G sávján belül az f egyenes - amelyet szintén G ′ -nek nevezünk - megfelel Balmer Hγ egyenesének ; végül Fraunhofer h vonala megfelel Balmer Hδ egyenesének - bár most h-t használnak az ionizált magnézium atom vonalának egyszeri jelzésére 2 802 ångströms hullámhosszon. A D 1 és D 2 vonalak megfelelnek a nátrium- dublett , a D közeget, amelynek található 589,2 nm. Ennek a vonalnak a történeti megnevezése megfelel az összes átmenetnek az alapállapot és az alkáli atomok első gerjesztett állapotai között.
A tudományos szakirodalomban bizonyos megnevezésekkel kapcsolatban nézeteltérések tapasztalhatók. Például a d vonal néha a 466,814 nm hullámhosszúságú vas cián vonalának felel meg, néha a hélium sárga vonalának (más néven D 3 ). Hasonlóképpen van egy kétértelműség az e vonal kijelölésében , amely vagy a 438,355 nm-en levő vasnak, vagy az 546,073 nm-es higanynak felel meg. Ezen kétértelműségek kiküszöbölése érdekében a Fraunhofer-sorok nevét követi az az elem, amelyhez kapcsolódnak. Példák: D hélium, e higany vonal .
Abban az időben a vonalak felfedezése lehetővé tette, hogy nagy technikai ugrást érjenek el a tudományos optikai üvegáruk területén. Jól meghatározott hullámhosszuk miatt a Fraunhofer-vonalakat használjuk az optikai üvegek törésmutatójának és tulajdonságainak diszperziójának jellemzésére . A polírozási és vezérlési technikák drasztikusan megváltoztak, és fejlesztésekhez vezettek a távcsőépítés területén. Az elején a C , D és F vonalakat használták , majd a D vonalat a d egyenes váltotta fel .
A Fraunhofer-vonalakat távoli információkkal szolgálják az elektromágneses energiát kibocsátó égitestek összetételéről is . A jelenség akkor fordul elő, amikor egy atom elegendő energiájú fotont vesz fel ahhoz, hogy az elektron egy másik atompályára ugorjon . Minden ugrás, más néven gerjesztés , egy adott hullámhosszhoz kapcsolódik. A látható fény elektromágneses spektrumának elnyelését tanulmányozva bizonyíthatjuk, hogy sok atomelem létezik hideg területeken vagy egy csillag felszínén.