吸收与发射

想象一个荡秋千的孩子，她只能停在某几个固定的高度上，中间的高度停不住。要升到更高的允许高度，必须给她恰到好处的一推；当她落回来时，又会把这份能量交还出去。分子对待光的方式也是如此：它可以吞下一份光来爬升到更高的能级（吸收），或在跌落到较低能级时放出一份光（发射），但份额必须正好契合它各能级之间的间隔。

吸收，是分子吞下一个能量恰好匹配某个允许的向上跃迁的光子，从而把那种颜色从穿过的光束中拿走。发射则相反：受激的分子跌落到较低能级，抛出一个能量相匹配的光子，在那种颜色上添上光。由于能级间隔界限分明，两个过程都只发生在特定频率处，于是吸收光谱中出现暗线，发射光谱中出现亮线。

这两者是几乎每一项光谱测量的核心，而且互为镜像：一种物质能吸收的那些频率，通常也正是它能发射的频率。一个实用的提醒是：受激分子并不总会把吸收的光再发射出来——它可能转而把能量悄悄变成热散掉，或传给邻近的分子——这就是为什么同一样品的吸收光谱和发射光谱在强度上可能不一样。