简介: 光谱学是研究能量和物质之间相互作用作为波长的函数。不同的化学元素有其不同的发射线特征,故而可以通过分析光谱线来推断未知物体的化学成分。光子的能量与其波长相关,因此可用光谱学来鉴别任何化学元素或化合物。
光谱学是研究能量和物质之间相互作用作为波长的函数。不同的化学元素有其不同的发射线特征,故而可以通过分析光谱线来推断未知物体的化学成分。光子的能量与其波长相关,因此可用光谱学来鉴别任何化学元素或化合物。
在我们认识光谱学是什么之前我们先来看一看什么是光。光属于电磁波(EM)的一种。
电磁图谱
这篇文章我们只需要集中于可见光。
光透过三棱镜的动画演示
早在公元40世纪,塞纳卡便发现了光透过棱镜的色散现象。不过知道1666年牛顿提出后光由不同颜色组成的概念才变得广为流传。1802年,英国化学家威廉·海德·沃拉斯顿从一个玻璃棱镜观察到了光谱中的暗线(吸收线)。后来,在1814年,德国物理学家约瑟夫·冯·夫琅和费独立地重新发现了这些谱线,并开始系统的研究这些波长的特征。他总共绘制了570多条线,从A排到K,更弱一些的线用其他字母表示。
可见光谱中的氢吸收线
如果你观察透过三棱镜观察太阳光谱,你也许能观察到上图。这些被称为夫琅和费线或者吸收线。
1859年,古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫和罗伯特·本生通过观察元素燃烧时所形成的光谱指出,每种化学元素的放射线都有独特的“特征”,并推断太阳光谱中的暗线是由太阳上层元素的吸收造成的。还有一些事被地球大气中的氧分子吸收。比如用分光仪观察被燃烧的氢气,我们能观察到一组不同的放射线。