Lo spettro elettromagnetico, di cui la luce è una frazione, è una distribuzione continua di lunghezze d’onda che vanno dall’ultravioletto all’infrarosso. Quando la radiazione elettromagnetica sotto forma di luce passa attraverso un materiale, alcune parti di esso vengono assorbite o emesse dal mezzo. Quando si osserva questa luce attraverso uno spettroscopio, quelle parti appaiono come uno spettro lineare: linee di emissione dai colori vivaci su uno sfondo scuro o linee di assorbimento scure su uno sfondo dai colori vivaci.
Quando la luce bianca passa attraverso un reticolo di diffrazione, appare uno spettro continuo di luce. Il reticolo di diffrazione ha separato la luce nelle sue diverse lunghezze d’onda, dal viola al rosso, nel campo del visibile. Questo spettro continuo è emesso da solidi, liquidi e gas incandescenti ad alta pressione. I due esempi più noti di questo sono la luce bianca attraverso un prisma e attraverso le gocce d’acqua, che crea un arcobaleno.
Esistono due tipi di spettro a righe: uno spettro di emissione e uno spettro di assorbimento. Il primo è anche chiamato spettro di righe luminose e consiste in poche righe dai colori vivaci su uno sfondo scuro. Ogni linea rappresenta una lunghezza d’onda unica e l’intera cosa è unica per quel particolare elemento. Queste linee vengono emesse quando un gas a bassa pressione viene messo in contatto con una scarica elettrica.
Uno spettro a linee scure, o spettro di assorbimento, è esattamente l’opposto: invece di linee luminose a ciascuna lunghezza d’onda su uno sfondo scuro, uno spettro di assorbimento ha linee scure alle corrispondenti lunghezze d’onda su uno sfondo continuo. Questo risultato è l’obiettivo principale della spettroscopia di assorbimento e viene creato facendo passare la luce attraverso un gas dell’elemento da analizzare.
Il fisico Niels Bohr ha introdotto nel 1913 la sua idea del perché lo spettro atomico ha le caratteristiche e le proprietà che ha. Per fare ciò, Bohr teorizzò il proprio modello dell’atomo, ora chiamato modello di Bohr. Presuppone che gli elettroni possano esistere solo in orbite discrete attorno al nucleo e che solo determinate orbite siano stabili, il che significa che l’elettrone non emette radiazioni. La radiazione viene emessa, tuttavia, quando l’elettrone si sposta da un’orbita a energia più alta a un’orbita più bassa.
La spettroscopia è l’analisi di questo fenomeno utilizzando una macchina chiamata spettroscopio. Non esistono due elementi che emettono o assorbono esattamente lo stesso spettro di linee, quindi queste osservazioni possono essere utilizzate per determinare gli elementi in un campione. Di conseguenza, gli astronomi hanno iniziato a rivolgere i loro spettroscopi alle stelle nel tentativo di determinare la loro composizione e quella di qualsiasi mezzo interstellare tra una particolare stella e la Terra.