第四章 光谱分析与天体物理
4.1光谱分析 肉眼配合望远镜观测天体混合光，只能对天体性状、结 构等物理性质作有限探索，无法了解有关天体的温度 光度、压力、密度、磁场等以及化学组成。1835-1839年， 达盖尔与塔尔博特发明照相术，天大推动了天体物理学 的发展。 1825年法国哲学家孔德(A.Comte,1798-1857)在《实 证哲学讲义》里断言： “恒星的化学组成是人类绝不能 得到的知识” 1840年法国天文学家阿腊果(F.Arago):“太阳上 面是可以住人的。 1860年，法国天文普及作家弗拉马利翁(C.Flammarion) 在《众生世界》声称：“要解决行星世界上的热度问题， 我们所要知道的数据是我们永远得不到的。 99 然而，分光术的出现，使得这些不可知论的预言破产
太阳光谱 1666年24岁的牛顿进行 了三棱镜分光实验。 1802年英国物理学家沃 拉斯顿(WH. Wollaston,1766-1828) 在棱镜前加了一个狭缝 来观测太阳，结果不衣 得到了连续变化的彩带， 在其中还发现了5条很强 的暗线与2条较弱的暗线 他将这些暗线理解为太 阳光由4种基本颜色组成， 而不是牛顿彩虹那样是7 色，或像色觉3原色描述 的那样
1814年德国光学家费琅和夫 (Joseph von Fraunhofer 1787- 费琅和夫 1826)用带狭缝的准直管三棱镜和 望远镜构成了第一台分光镜，二共 数出太阳光谱里的574条暗线（夫 琅和费暗线)，其中主要的暗线用 A、B、C、D等大写字母表示， 直沿用至今。 他还用分光镜对准亮恒星观测，发 现有些恒星具有跟太阳光谱相似的 谱线，有些则不同。 他写道：“这些线和条纹彼此之间 的关系对各种折射物质来说似乎都 是一样的，例如在任何情况下，某 意更炎牡最高与配改雷 所观测的是哪一条线
双D线 费琅和夫特别注意到太阳和许多恒星往往在橙 黄色区域存在双重的D线。当他用分光镜观测 某些火焰的光谱时，发现在对应太阳光谱的D 线位置上，有两条明线。对此现象，夫琅和夫 无法解释
1858-一1859年德国化学家 本生 本生(R.W.Bunsen, 1811-1899)把钠、钾、锂 锶、钡等不同物质放在他 发明的煤气灯（本生灯） 上燃烧时会发出不同的颜 他想到根据火焰颜色来判 别物质的化学成份，但在 混合物里物质含量少，燃 烧时它的火焰颜色很难被 观测到
基尔霍夫 本生的朋友基尔霍夫 (G.R.Kirchoff, 1824-1887)建议把 火焰的光分成光谱再 进行观察
光谱分析术 他们使火焰的光通过分光镜，发现钠、钾 锂、锶、钡等物质燃烧时产生不同的明线 光谱 。 这样他们找到了一种根据光谱来判断化学 元素的方法一一光谱分析术
明线与暗线 之后，化学家本生忙于去发现更多的新元 素。基尔霍夫则为40多年前夫琅和费发现 的太阳光谱暗线所困扰 钠具有两条黄色的明线光谱，但是在对应 的太阳光谱位置上是两条暗线 基尔霍夫让太阳光穿过本生灯的火焰，并 在本生灯上燃烧钠，原本指望钠的两条黄 色明线可以弥补太阳光谱中对应的D双线， 但结果D线更黑了！
人造光谱 ■ 基尔霍夫又在实验室里用氢氧焰来点燃 石灰棒来模拟产生连续光谱（不含明 线)，然后在燃烧的石灰棒与分光镜之 间燃烧钠盐，这时分光镜中没有出现钠 蒸气的明线光谱，而是出现了两条黑线， 和太阳光谱中的D线位置完全一致。 换句话说，当任何一种炽热气体被具有一个 连续光谱的充分强的光源的光线穿透时，它 的光谱一定是反转的。（明线→暗线）