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光谱分析
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不同类型光谱的示意图:1.由柔和的白炽光提供的连续光谱;2.由白炽气体提供的不连续光谱;3.由放置在白炽光源前的气体或蒸汽提供的吸收光谱。
Spectre:光谱R(Rouge):红V(Violet):紫
上文已经提及,我们眼中的白光事实上是由多种辐射集合形成的,这些辐射分别产生了不同的色彩感觉。
我们已知棱镜可以分解这一色彩混合体,因为每一种透过棱镜的辐射均以不同方式被折射出去;穿过棱镜的单束光在出口处分散形成一片彩虹,或者说光谱,光谱上色彩的顺序恒定不变:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
说实话,这些经典色彩之间并非泾渭分明,而是通过色彩与色彩间的过渡奇妙地融为了一体。
如果我们承认光是由频率惊人的振动引起的,就可以简单地将光谱波段比作拥有无数琴弦的钢琴音板,人类视网膜所感受到的每一种波长均与音板上的琴弦相对应:振动频率最慢的一系列波长就像低音,产生了红色,随后振动加快,逐渐产生橙色、黄色……一直到人类可感知的由最快的振动所产生的紫色系列;在透过棱镜进行折射时,紫色偏折最大,红色偏折最小。
此外,我们刚刚提到的波段仅包括人类视力所能感知到的振动,实际上,光谱波段非常广阔,我们无法确定它的边界。
各种物理手段已使探索并记录光谱中被命名为红外线和紫外线的隐形部分成为可能。
我们将继续关注这些辐射的特殊属性。
我们现在已经知道了原理,就来看看如何用光的分解来研究天体的化学成分和特性吧。
光谱分析是在由以下几个基本元素组成的分光镜下进行的:待分析的光集中于准直透镜焦点上的狭缝内,准直透镜可以将单束光分散为平行光线;平行光线被准直透镜的棱镜分散出去,随后被第二块透镜收集起来,在透镜焦点处形成了由一系列狭缝状的图形组成的图像,每个狭缝图形都对应于一种辐射。
重复前面的对照后,我们可以想象出一条由连续不间断的谐波和弦组成的频带。
这就是纯粹的连续光谱。
普通光线下拍摄的拉芒什海滩照片
Rayoerre:地球;Atmosphère:大气层;Planète:行星通过光谱分析研究行星大气的种种条件。
对于地球上的A与B而言,阳光穿过的大气层的厚度不同。
当观测行星时,光线R被该行星反射出去,两次穿越其大气层,进行了最大程度的吸收,而光线R’却被N处的高层云反射出去。
连续光谱是由任何白炽的固体或**物质所发出的光或是被反射出去的这种光所形成的。
如果白炽物质是气态的,那么它发出的光会形成不连续光谱,不连续光谱由亮线组成,这些亮线占据了对应波段范围的位置,仅仅呈现对应于该位置的部分光谱色彩。
仍用钢琴比喻的话,这些亮线仅代表特定的几根琴弦,只有当所有琴弦的振动都产生时,才形成音板,也就是连续光谱。
如果该气态物质被放在更明亮的光源前,它显示出的不再是特有的亮线,而是暗线,这些暗线清楚地出现在连续光谱间的相应位置上。
太阳光谱的外观上就会出现这种现象——固体或液态白炽物质所发出的光形成的明亮的彩虹区域形成了太阳的表面,而当光穿过太阳表面上方的气态层或蒸汽层时,就会形成我们观察到的暗线。
我们用慕尼黑光学家夫琅和费的名字来为这些宽度不一的谱线命名,即夫琅和费谱线,夫琅和费是第一个通过实验将这些暗线凸显出来的人。
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