Absorbtionslinie

Absorbtionslinien sind eine wirklich, wirklich tolle Sache!

Man nennt sie auch Frauenhofer-Linien und finden kann man sie zum Beispiel in Sternspektren.

Sie verraten einem viel über:
1. die chemische Zusammensetzung des Sterns,
2. ob er rotiert und wie schnell
3. ob er sich vom Beobachter weg bewegt, oder nicht, und wie schnell er das tut.

Absorbtionslinien kommen deshalb zustande, weil sich - das hat Niels Bohr sich ausgedacht - Elektronen in einem Atom nur auf diskreten Energieniveaus bewegen können.

(Elektronen, die im Kreise 'rummachen, müßten nämlich eigentlich Synchrotronstrahlung aussenden und somit an Energie verlieren, bis sie auf den Kern stürzen. Man kann aber Elektronen auch als Welle auffasen, und bei ganz bestimmten Bahnradien entsteht ein geschlossener Wellenzug. Da erhält sich das Elektron sozusagen selbst durch Resonanz. - Mal bildlich dargestellt.)

Und die Elektronen können von einem Energieniveau auf ein anderes übergehen, wobei sie entweder ein Lichtquant aussenden (von höherem EN zu niedrigerem) oder absorbieren (von niedrigerem EN zu höherem), das genau die Energie hat, wie die Differenz zwischen beiden Niveaus ist.

Und wenn Atome Lichtquanten verschluckt, kommen diese ja nicht mehr auf der Erde an und an der Stelle im Spektrum, wo eigentlich die Photonen (=Lichtquanten) mit genau dieser Energie gelandet wären, entsteht eine schwarze Linie.

1.
Und da Atome von unterschiedlichen Elementen auch unterschiedliche Spektren erzeugen, braucht man »nur« das Sternspektrum mit im Labor gewonnen Spektren zu vergleichen, und sieht, was für Elemente in der Sternatmosphäre vorkommen.

2.
siehe Rotationsverbreiterung

3.
Wenn sich der Stern vom Beobachter weg bewegt, erscheinen alle Lichtwellen gedehnt, also röter.
Licht mit urspünglich 400 nm hat dann vielleicht 420 nm oder so. (Ich weiß leider nicht, in welchen Größenordnungen sich Spektralverschiebungen bewegen)
Und wenn sich bei 400 nm eine Absorbtionslinie befunden hat, so sieht man sie jetzt bei 420 nm.
Da diese Linien die einzigen markanten Punkte in einem Spektrum sind, kann man an ihnen die Verschiebung ablesen.
Wenn der Stern sich auf den Beobachter zu bewegt, gibt es eine Blauverschiebung.
Das Ganze ist ein optischer Doppler-Effekt.