スペクトル線
スペクトル線(英: Spectral line)とは、他の領域では一様で連続な光スペクトル上に現れる暗線または輝線である。狭い周波数領域における光子数が、隣接周波数帯に比べ少ない、あるいは多いために生じる。
特定のタイプのスペクトル広がりは、光子を放出する粒子の周辺の条件ではなく、広い領域における条件に起因する。
不透明広がり: 空間中のある特定の位置から放射された電磁波が、空間を伝播中に吸収されることがある。この吸収は電磁波の波長に依存する。輝線の両端の波長では、中央の波長に比べて再吸収されやすいため、輝線の線幅を広げられる。中心波長における吸収が非常に大きければ、中心波長におけるスペクトル強度が、両サイドにおけるそれよりも小さくなる自己反転を生じる場合もある。
巨視的なドップラー広がり: 動いている光源から放射された電磁波はドップラーシフトを生じる。放射物体が部分ことに異なる視線速度を持っている場合、結果として観測される線幅は大きくなり、その幅は速度分布の幅に比例する。例えば、恒星のように離れた位置にある回転している物体からの放射であれば、星の両端で視線速度が異なるため、それに応じてスペクトル線幅が広がる。回転速度が早い程、広い線幅が観測される。もうひとつの例は、Zピンチ中で自己収縮するプラズマシェルである。
光検出器が相互作用物質の方を向いているが光源からの光が直接検出器には入射しない場合、物質から再放出された光子だけが観測される。物質のエネルギー遷移に対応するごく狭い周波数領域でのみ観測されるこの再放出による光が輝線をもたらす。
スペクトル線のパターンは物質固有であり、そのためガス等の光を透過させることのできる媒質の化学組成の特定に利用することができる。ヘリウムやタリウム、セリウムなど、いくつかの元素は分光的手法により発見された。スペクトル線は、ガスの物理的な状態にも依存する。そのため、スペクトル線は恒星などの天体の化学組成や物理状態を分析するためにも用いられる。
異性体シフトは、吸収する原子核が放出する原子核とは異なるs電子の密度を持つために生じる吸収線のずれである。
原子‐光子相互作用以外のメカニズムもスペクトル線を形成する。光子と物質の相互作用の種類によって、スペクトル線の周波数は大きく変化し、電波からガンマ線までの電磁波の全スペクトルにおいて観測される。