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發(fā)射光譜儀的發(fā)明

來源:網(wǎng)絡(luò)資源 2009-09-02 17:09:16

[標(biāo)簽:發(fā)明]

  發(fā)射光譜儀的發(fā)明

  著名的英國科學(xué)家牛頓在1666年用三棱鏡觀察光譜,可以說是最早的光譜實(shí)驗(yàn)。此后不少科學(xué)家從事光譜學(xué)方面的研究。1800年,英國天文學(xué)家赫歇爾測(cè)量太陽光譜中各部分的熱效應(yīng),在世界上首次發(fā)現(xiàn)了紅外線。1801年里特發(fā)現(xiàn)了紫外線。1802年沃拉斯頓觀察到太陽光譜的不連續(xù)性,發(fā)現(xiàn)中間有多條黑線,這本來是很重要的發(fā)現(xiàn),他卻誤認(rèn)為是顏色的分界線。1803年英國物理學(xué)家托馬斯·楊進(jìn)行了光的干涉的實(shí)驗(yàn),第一次提供了測(cè)定波長的方法。

  德國物理學(xué)家夫瑯和費(fèi),重新發(fā)現(xiàn)和編繪了太陽光譜圖,內(nèi)有多條黑線(700多條),并對(duì)其中的重要黑線用從A到H等字母標(biāo)記(人稱"夫瑯和費(fèi)線"),這些黑線后來成為比較不同玻璃材料色散率的標(biāo)準(zhǔn)。這些成果在1814年至1815年間陸續(xù)發(fā)表。夫瑯和費(fèi)還發(fā)明了衍射光柵。開始他用銀絲纏在兩根螺桿上,做成光柵,后來建造了刻紋機(jī),用金鋼石在玻璃上刻痕,做成透射光柵。

  光譜分析的應(yīng)用研究是從基爾霍夫和本生開始的。本生是德國漢堡的化學(xué)教授。他發(fā)明了本生燈,對(duì)各種物質(zhì)在高溫火焰中發(fā)生的變化很有研究,基爾霍夫是漢堡的物理學(xué)教授,對(duì)光學(xué)熟悉。他們兩位合作制成了第一臺(tái)梭鏡光譜儀(分光鏡)。該儀器利用了牛頓1666年首創(chuàng)技術(shù),使光通過三棱鏡中,展開成為一道彩虹光帶(光譜)。他們用透鏡把物質(zhì)在本生燈燃燒時(shí)發(fā)出的光線集成一束平行光,通過一條窄縫,再通過三棱鏡,用望遠(yuǎn)鏡放大觀察所成的光譜。

  基爾霍夫和本生發(fā)現(xiàn),每種化學(xué)元素燃燒時(shí)發(fā)出的火焰都有獨(dú)特的顏色,可以據(jù)此加以鑒別。1860年及1861年他們用光譜儀發(fā)現(xiàn)銫和銣。此后借助光譜分析方法研究目光,發(fā)現(xiàn)地球上許多元素太陽上也有。1868年法國天文學(xué)家詹森和英國天文學(xué)家羅克耶分別用光譜法發(fā)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)地球上還沒有發(fā)現(xiàn)的一種元素,他們認(rèn)為這是太陽大氣中特有的元素,取名氦,即"太陽"的意思。這樣光譜方法也應(yīng)用到了天文學(xué)方面。

  光譜方法研究工作急速的發(fā)展,也出現(xiàn)了新的問題,主要問題之一是缺乏足夠精度的波長標(biāo)準(zhǔn),致使觀測(cè)結(jié)果混亂,無法相互交流。

  1868年埃斯特朗發(fā)表"標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜"圖表,記有上千條夫瑯和費(fèi)線的小波長,以10-8厘米為單位,精確到6位數(shù),為光譜工作者提供了極其有用的資料。為紀(jì)念他的,10-8厘米后來就埃斯特朗單位,簡(jiǎn)寫作埃(A)。十幾年后被更為精確的羅蘭數(shù)據(jù)表所代替。

  現(xiàn)代光譜儀不用三棱鏡而用衍射光柵。這是一種上面刻有千條線的板,把光分開,然后把光譜拍攝或記錄下來,再用電子儀器進(jìn)行分析。

  光譜儀廣泛應(yīng)用于冶金、地質(zhì)、環(huán)境等各領(lǐng)域。

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