奇怪的光譜線

　　奇怪的光譜線

　　夫瑯和費是德國一個貧窮人家的孩子。11歲時，他做了一個光學師傅的學徒，住在慕尼黑城的一間破屋子里。幾年后，他所住的房子突然倒塌了，里面的房客均被壓死，只有可憐的夫瑯和費幸免于難。當時，一位好心的先生送給夫瑯和費18塊金幣。夫瑯和費用這些錢買了書籍和光學儀器。經(jīng)過刻苦學習和鉆研，他成為一名能干的光學匠。夫瑯和費19歲時，被一家制造玻璃和光學儀器的工廠雇用。幾年后，為了改進天文望遠鏡上的物鏡，夫瑯和費開始從事棱鏡和折光方面的研究工作。

　　1814年，夫瑯和費在重復做牛頓分解太陽光的實驗時，在一間小黑屋子的窗板上開了一條狹縫，讓太陽光通過這條縫射入屋子里，成為一條扁扁的光束。光束經(jīng)過三棱鏡后變成了寬大的扇形，落到對面的白墻上，成為從紅到紫的光帶。夫瑯和費原本想找到一種只發(fā)一個顏色的光的光源，卻意外地發(fā)現(xiàn)了太陽光譜中的一些重要現(xiàn)象。

　　實驗中，他發(fā)現(xiàn)太陽光譜中有許多條暗黑的譜線。經(jīng)過仔細的統(tǒng)計，黑線共有567條。為了研究方便，他采用A、B、C、D……等字母來代替其中一些較粗的譜線。這些暗黑的譜線是怎么形成的呢？這個問題不僅夫瑯和費完全不能解釋，當時的許多物理學家也無法解釋。

　　1859年，德國著名化學家本生和物理學家克希霍夫揭開了這些暗黑譜線之謎。本生是一位任教多年的化學教授。他發(fā)明了一種至今還有人在使用的煤氣噴燈。這種噴燈的火焰在白天幾乎看不出來，可是火焰的溫度卻很高，可以達到一兩千度以上。這種燈后來就叫本生燈。

　　1858年，本生用這種燈，專心致志地研究各種物質在高溫火焰中的變化。他發(fā)現(xiàn)有些物質能把無色的火焰染得異常明亮。當他把一小塊食鹽放入火焰中，無色的火焰顯得更亮，并且立刻變成黃色。食鹽是氯和鈉這兩種元素組成的。那么，到底是什么把火焰染黃的呢？是氯還是鈉？

　　為了弄清這個問題，本生又作了一個實驗。他使用了一種含鈉而不含氯的物質，如蘇打和芒硝，結果火焰變成了明亮的黃顏色的光。實驗的成功，促使本生做了許多范圍更廣的類似的實驗。他把不同物質的液體沾在一根像頭發(fā)絲那樣細的鉑金絲上，然后放在本生燈上燃燒，記錄下各種不同物質燃燒時的顏色，如鈉的火焰是黃色的，鉀的是紫色的，銅的是綠色的，鍶的是紅色的等等。

　　不久，本生又發(fā)現(xiàn)，鈉鹽的溶液是黃色的，混有一些鋰鹽雜質的鈉鹽溶液也是黃色的。怎樣才能辨別區(qū)分這些物質信號呢？本生研究了很久，尤其是努力把鋰和鍶這兩種物質的光焰相區(qū)別，但是怎么也未能如愿。

　　正在這時，他想起了好朋友基爾霍夫。基爾霍夫是一所大學的物理學助教。當他得知本生遇到的困難以后，決定制造一種物理儀器，區(qū)別出各種光焰顏色之間的差別。基爾霍夫找來一個直筒望遠鏡，把它鋸成兩截，再加上一塊石英三棱鏡。他把帶有透鏡的那半截望遠鏡放在一個盒子里，圓筒露在外面，然后用一塊帶有一條細縫的圓盤把圓筒遮起來，使光線進入盒子以后經(jīng)過棱鏡轉向一邊，變成一面寬闊的彩色扇形，再進入另半截望遠鏡。觀察者的眼睛湊近目鏡，可以看到由細縫射進來的光的光譜。這就是世界上第一臺“分光鏡”。基爾霍夫的這臺簡陋的分光鏡，正是現(xiàn)代各種先進的光譜儀的“老祖宗”。

　　基爾霍夫帶著他的分光鏡來到本生的實驗室，兩個人合作研究。經(jīng)過多次成功的實驗，他們創(chuàng)立了一種新的化學分析方法──光譜分析法。這種方法非常靈敏，只要一毫克的三百萬之一的鈉，送到火焰里，在光譜中就能看到鈉的黃色譜線（簡稱黃線）。用手指摸一下鉑金絲，也可以燒出黃線，因為汗水中含有鈉。實驗表明，每一種物質，在它得到足夠熱量時就能發(fā)出光，每一種元素能發(fā)出其本身特有顏色的光。分光鏡能將光分成一條條顏色，人們把這一條條顏色稱為光譜。各種元素的光譜是不同的，因此人們就可以根據(jù)發(fā)出的光譜來鑒定這種元素。用光譜分析各種物質或用光譜尋找新的元素，很快成為當時最時髦的科學研究課題。