Las líneas de Fraunhofer son un conjunto de líneas de absorción espectral . Son líneas de absorción oscuras , que se ven en el espectro óptico del Sol , y se forman cuando los átomos de la atmósfera solar absorben la luz emitida por la fotosfera solar . Las líneas reciben su nombre del físico alemán Joseph von Fraunhofer , quien las observó en 1814.
En 1802, el químico inglés William Hyde Wollaston [2] fue la primera persona en notar la aparición de una serie de características oscuras en el espectro solar. [3] En 1814, Joseph von Fraunhofer redescubrió de forma independiente las líneas y comenzó a estudiar y medir sistemáticamente sus longitudes de onda . Trazó un mapa de más de 570 líneas, designando las más prominentes con las letras de la A a la K y las líneas más débiles con otras letras. [4] [5] [6] Las observaciones modernas de la luz solar pueden detectar muchos miles de líneas.
Aproximadamente 45 años después, Gustav Kirchhoff y Robert Bunsen [7] notaron que varias líneas de Fraunhofer coinciden con líneas de emisión características identificadas en los espectros de elementos químicos calentados. [8] Infirieron que las líneas oscuras en el espectro solar son causadas por la absorción por elementos químicos en la atmósfera solar. [9] Algunas de las características observadas fueron identificadas como líneas telúricas originadas por la absorción por moléculas de oxígeno en la atmósfera de la Tierra .
Las líneas de Fraunhofer son típicas líneas de absorción espectral. Las líneas de absorción son regiones estrechas de intensidad reducida en un espectro, que son el resultado de la absorción de fotones a medida que la luz pasa de la fuente al detector. En el Sol, las líneas de Fraunhofer son el resultado del gas en la atmósfera solar y la fotosfera exterior . Estas regiones tienen temperaturas más bajas que el gas en la fotosfera interior y absorben parte de la luz emitida por esta.
Las principales líneas de Fraunhofer y los elementos con los que están asociadas se muestran en la siguiente tabla:
Las líneas Fraunhofer C, F, G′ y h corresponden a las líneas alfa, beta, gamma y delta de la serie de Balmer de líneas de emisión del átomo de hidrógeno. En la actualidad, las letras Fraunhofer rara vez se utilizan para esas líneas.
Las líneas D 1 y D 2 forman un par conocido como "doblete de sodio", cuya longitud de onda central (589,29 nm) recibe la letra "D". Esta designación histórica de esta línea se ha mantenido y se aplica también a todas las transiciones entre el estado fundamental y el primer estado excitado de los demás átomos alcalinos. Las líneas D 1 y D 2 corresponden a la división de la estructura fina de los estados excitados.
Las letras Fraunhofer H y K también se siguen utilizando para el doblete de calcio II en la parte violeta del espectro, importante en espectroscopia astronómica .
En la literatura hay desacuerdos sobre algunas designaciones de líneas; por ejemplo, la línea d de Fraunhofer puede referirse a la línea de hierro cian a 466,814 nm, o alternativamente a la línea de helio amarilla (también denominada D 3 ) a 587,5618 nm. De manera similar, existe ambigüedad con respecto a la línea e, ya que puede referirse a las líneas espectrales tanto del hierro (Fe) como del mercurio (Hg). Para resolver las ambigüedades que surgen en el uso, las designaciones ambiguas de las líneas de Fraunhofer están precedidas por el elemento con el que están asociadas (por ejemplo, la línea e del mercurio y la línea d del helio).
Debido a sus longitudes de onda bien definidas, las líneas de Fraunhofer se utilizan a menudo para especificar longitudes de onda estándar para caracterizar el índice de refracción y las propiedades de dispersión de los materiales ópticos.
