Линии Фраунгофера представляют собой набор спектральных линий поглощения . Это темные линии поглощения , видимые в оптическом спектре Солнца , и они образуются, когда атомы в солнечной атмосфере поглощают свет, излучаемый солнечной фотосферой . Линии названы в честь немецкого физика Йозефа фон Фраунгофера , который наблюдал их в 1814 году.
В 1802 году английский химик Уильям Хайд Волластон [2] был первым человеком, который заметил появление ряда темных деталей в солнечном спектре. [3] В 1814 году Йозеф фон Фраунгофер независимо от него заново открыл линии и начал систематически изучать и измерять их длины волн . Он нанес на карту более 570 линий, обозначив наиболее заметные буквами от A до K, а более слабые линии — другими буквами. [4] [5] [6] Современные наблюдения за солнечным светом позволяют обнаружить многие тысячи линий.
Примерно 45 лет спустя Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен [7] заметили, что несколько линий Фраунгофера совпадают с характерными линиями излучения, идентифицированными в спектрах нагретых химических элементов. [8] Они сделали вывод, что темные линии в солнечном спектре вызваны поглощением химическими элементами в солнечной атмосфере. [9] Некоторые из наблюдаемых особенностей были идентифицированы как теллурические линии , возникающие в результате поглощения молекулами кислорода в атмосфере Земли .
Линии Фраунгофера являются типичными спектральными линиями поглощения. Линии поглощения представляют собой узкие области пониженной интенсивности в спектре, которые являются результатом поглощения фотонов при прохождении света от источника к детектору. На Солнце линии Фраунгофера являются результатом газа в атмосфере Солнца и внешней фотосфере . Эти области имеют более низкую температуру, чем газ во внутренней фотосфере, и поглощают часть излучаемого ею света.
Основные линии Фраунгофера и элементы, с которыми они связаны, показаны в следующей таблице:
Линии Фраунгофера C, F, G′ и h соответствуют линиям альфа, бета, гамма и дельта бальмеровской серии эмиссионных линий атома водорода. Буквы Фраунгофера теперь редко используются для этих линий.
Линии D 1 и D 2 образуют пару, известную как «дублет натрия», центральной длине волны которого (589,29 нм) присвоено обозначение в виде буквы «D». Это историческое обозначение для этой линии закрепилось и дается всем переходам между основным состоянием и первым возбужденным состоянием других щелочных атомов. Линии D 1 и D 2 соответствуют тонкоструктурному расщеплению возбужденных состояний.
Буквы H и K в названии Фраунгофера до сих пор используются для обозначения дублета кальция II в фиолетовой части спектра, важного в астрономической спектроскопии .
В литературе существуют разногласия относительно некоторых обозначений линий; например, линия d Фраунгофера может относиться к голубой линии железа при 466,814 нм или, альтернативно, к желтой линии гелия (также обозначенной D 3 ) при 587,5618 нм. Аналогично существует неоднозначность относительно линии e, поскольку она может относиться к спектральным линиям как железа (Fe), так и ртути (Hg). Чтобы разрешить неоднозначности, возникающие при использовании, неоднозначным обозначениям линий Фраунгофера предшествует элемент, с которым они связаны (например, линия e Меркурия и линия d Гелия).
Благодаря четко определенным длинам волн линии Фраунгофера часто используются для определения стандартных длин волн при характеристике показателя преломления и дисперсионных свойств оптических материалов.
