何为“光谱” 小编告诉你

　　光谱是复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)分光后，被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案。光波是由原子内部运动的电子产生的.各种物质的原子内部电子的运动情况不同，所以它们发射的光波也不同.研究不同物质的发光和吸收光的情况，有重要的理论和实际意义，已成为一门专门的学科——光谱学.分子的红外吸收光谱一般是研究分子的振动光谱与转动光谱的，其中分子振动光谱一直是主要的研究课题。

　　光谱 - 简介

　　光谱(Spectrum)，全称为光学频谱，是复色光通过色散系统(如光栅、棱镜)进行分光后，依照光的波长(或频率)的大小顺次排列形成的图案。光谱中最大的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一部分，在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光。光谱并没有包含人眼及大脑能区别的所有颜色，譬如褐色和粉红色。条目颜色解释了这种现象的原因。光波是由原子内部运动的电子产生的.各种物质的原子内部电子的运动情况不同，所以它们发射的光波也不同.研究不同物质的发光和吸收光的情况，有重要的理论和实际意义，已成为一门专门的学科——光谱学.

　　光谱 - 原理

　　复色光中有着各种波长(或频率)的光，这些光在介质中有着不同的折射率。因此，当复色光通过具有一定几何外形的介质(如三棱镜)波长不同的光线会因出射角的不同而发生色散现象，投映出连续的或不连续的彩色光带。

　　日光被三棱镜分色这个原理亦被应用于著名的太阳光的色散实验。太阳光呈现白色，当它通过三棱镜折射后，将形成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺次连续分布的彩色光谱，覆盖了大约在390到770纳米的可见光区。历史上，这一实验由英国科学家艾萨克?牛顿爵士于1665年完成，使得人们第一次接触到了光的客观的和定量的。

　　发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱．发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱．

　　连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱.炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱.例如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱.

　　只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱.明线光谱中的亮线叫做谱线，各条谱线对应于不同波长的光.稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱.明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱.观察气体的原子光谱，可以使用光谱管，它是一支中间比较细的封闭的玻璃管，里面装有低压气体，管的两端有两个电极.把两个电极接到高压电源上，管里稀薄气体发生辉光放电，产生一定颜色的光.

　　观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们气化后发光，就可以从分光镜中看到它们的明线光谱.

　　实验证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种元素的原子都有一定的明线光谱.就是几种元素的明线光谱.每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此，明线光谱的谱线叫做原子的特征谱线.利用原子的特征谱线可以鉴别物质和研究原子的结构.

　　吸收光谱高温物体发出的白光(其中包含连续分布的一切波长的光)通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。例如，让弧光灯发出的白光通过温度较低的钠气(在酒精灯的灯心上放一些食盐，食盐受热分解就会产生钠气)，然后用分光镜来观察，就会看到在连续光谱的背景中有两条挨得很近的暗线.这就是钠原子的吸收光谱.值得注意的是，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应.这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光.因此，吸收光谱中的谱线(暗线)，也是原子的特征谱线，只是通常在吸收光谱中看到的特征谱线比明线光谱中的少.

　　光谱 - 光谱的历史和发展

　　光谱学的研究已有一百多年的历史了。1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的。这是可算是最早对光谱的研究。

　　其后一直到1802年，渥拉斯顿观察到了光谱线，其后在1814年夫琅和费也独立地发现它。牛顿之所以没有能观察到光谱线，是因为他使太阳光通过了圆孔而不是通过狭缝。在1814～1815年之间，夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线，并以字母来命名，其中有些命名沿用至今。此后便把这些线称为夫琅和费暗线。

　　实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的;他们证明光谱学可以用作定性化学分析的新方法，并利用这种方法发现了几种当时还未知的元素，并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。

　　从19世纪中叶起，氢原子光谱一直是光谱学研究的重要课题之一。在试图说明氢原子光谱的过程中，所得到的各项成就对量子力学法则的建立起了很大促进作用。这些法则不仅能够应用于氢原子，也能应用于其他原子、分子和凝聚态物质。

　　氢原子光谱中最强的一条谱线是1853年由瑞典物理学家埃斯特朗探测出来的。此后的20年，在星体的光谱中观测到了更多的氢原子谱线。1885年，从事天文测量的瑞士科学家巴耳末找到一个经验公式来说明已知的氢原子诺线的位置，此后便把这一组线称为巴耳末系。继巴耳末的成就1889年，瑞典光谱学家里德伯发现了许多元素的线状光谱系，其中最为明显的为碱金属原子的光谱系，它们也都能满足一个简单的公式。

　　尽管氢原子光谱线的波长的表示式十分简单，不过当时对其起因却茫然不知。一直到1913年，玻尔才对它作出了明确的解释。但玻尔理论并不能解释所观测到的原子光谱的各种特征，即使对于氢原子光谱的进一步的解释也遇到了困难。

　　能够满意地解释光谱线的成因的是20世纪发展起来的量子力学。电子不仅具有轨道角动量，而且还具有自旋角动量。这两种角动量的结合便成功地解释了光谱线的分裂现象。

　　电子自旋的概念首先是在1925年由乌伦贝克和古兹密特作为假设而引入的，以便解释碱金属原子光谱的测量结果。在狄喇克的相对论性量子力学中，电子自旋(包括质子自旋与中子自旋)的概念有了牢固的理论基础，它成了基本方程的自然结果而不是作为一种特别的假设了。

　　1896年，塞曼把光源放在磁场中来观察磁场对光三重线，发现这些谱线都是偏振的。现在把这种现象称为塞曼效应。次年，洛伦兹对于这个效应作了满意的解释。

　　塞曼效应不仅在理论上具有重要意义，而且在应用中也是重要的。在复杂光谱的分类中，塞曼效应是一种很有用的方法，它有效地帮助了人们对于复杂光谱的理解。