スペクトル線
スペクトル線は、物質の量子系と光子との相互作用の結果である。相互作用する量子系は多くの場合は原子であるが、分子であったり原子核である場合もある。光子のもつエネルギーが量子系のエネルギー状態の遷移(量子系が原子である場合は電子状態の遷移)をもたらす値であった場合、光子は吸収される。光子を吸収した系は、やがて光子を再放出する。再放出された光子は、吸収された光子と同じエネルギーを持つか、あるいは段階的に系がエネルギーを放出する場合は放出された複数の光子のエネルギーの和が吸収された光子のそれと等しくなる。
暗線と輝線のいずれが観測されるかは、光源、光と相互作用する物質(典型的にはガス)、および光検出器との位置関係による。光源と光検出器との間に相互作用物質が配置されている場合、エネルギー遷移に共鳴する周波数付近の光子が吸収される。光を吸収した物質はやがて光子を再放出するが、そのほとんどは元の光とは異なる方向に放射される。結果としてその周波数付近で光の減衰が観測され、暗線を生じる。