奇怪的光譜線

　　奇怪的光譜線

　　夫瑯和費(fèi)是德國(guó)一個(gè)貧窮人家的孩子。11歲時(shí)，他做了一個(gè)光學(xué)師傅的學(xué)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(fèi)幸免于難。當(dāng)時(shí)，一位好心的先生送給夫瑯和費(fèi)18塊金幣。夫瑯和費(fèi)用這些錢買了書籍和光學(xué)儀器。經(jīng)過(guò)刻苦學(xué)習(xí)和鉆研，他成為一名能干的光學(xué)匠。夫瑯和費(fèi)19歲時(shí)，被一家制造玻璃和光學(xué)儀器的工廠雇用。幾年后，為了改進(jìn)天文望遠(yuǎn)鏡上的物鏡，夫瑯和費(fèi)開始從事棱鏡和折光方面的研究工作。

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

　　實(shí)驗(yàn)中，他發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)光譜中有許多條暗黑的譜線。經(jīng)過(guò)仔細(xì)的統(tǒng)計(jì)，黑線共有567條。為了研究方便，他采用A、B、C、D……等字母來(lái)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(gè)問(wèn)題不僅夫瑯和費(fèi)完全不能解釋，當(dāng)時(shí)的許多物理學(xué)家也無(wú)法解釋。

　　1859年，德國(guó)著名化學(xué)家本生和物理學(xué)家克�；舴蚪议_了這些暗黑譜線之謎。本生是一位任教多年的化學(xué)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(lái)，可是火焰的溫度卻很高，可以達(dá)到一兩千度以上。這種燈后來(lái)就叫本生燈。

　　1858年，本生用這種燈，專心致志地研究各種物質(zhì)在高溫火焰中的變化。他發(fā)現(xiàn)有些物質(zhì)能把無(wú)色的火焰染得異常明亮。當(dāng)他把一小塊食鹽放入火焰中，無(wú)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(gè)問(wèn)題，本生又作了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。他使用了一種含鈉而不含氯的物質(zhì)，如蘇打和芒硝，結(jié)果火焰變成了明亮的黃顏色的光。實(shí)驗(yàn)的成功，促使本生做了許多范圍更廣的類似的實(shí)驗(yàn)。他把不同物質(zhì)的液體沾在一根像頭發(fā)絲那樣細(xì)的鉑金絲上，然后放在本生燈上燃燒，記錄下各種不同物質(zhì)燃燒時(shí)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(zhì)的鈉鹽溶液也是黃色的。怎樣才能辨別區(qū)分這些物質(zhì)信號(hào)呢？本生研究了很久，尤其是努力把鋰和鍶這兩種物質(zhì)的光焰相區(qū)別，但是怎么也未能如愿。

　　正在這時(shí)，他想起了好朋友基爾霍夫�；鶢柣舴蚴且凰�大學(xué)的物理學(xué)助教。當(dāng)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�；鶢柣舴蛘襾�(lái)一個(gè)直筒望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡放在一個(gè)盒子里，圓筒露在外面，然后用一塊帶有一條細(xì)縫的圓盤把圓筒遮起來(lái)，使光線進(jìn)入盒子以后經(jīng)過(guò)棱鏡轉(zhuǎn)向一邊，變成一面寬闊的彩色扇形，再進(jìn)入另半截望遠(yuǎn)鏡。觀察者的眼睛湊近目鏡，可以看到由細(xì)縫射進(jìn)來(lái)的光的光譜。這就是世界上第一臺(tái)“分光鏡”。基爾霍夫的這臺(tái)簡(jiǎn)陋的分光鏡，正是現(xiàn)代各種先進(jìn)的光譜儀的“老祖宗”。

　　基爾霍夫帶著他的分光鏡來(lái)到本生的實(shí)驗(yàn)室，兩個(gè)人合作研究。經(jīng)過(guò)多次成功的實(shí)驗(yàn)，他們創(chuàng)立了一種新的化學(xué)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(wàn)之一的鈉，送到火焰里，在光譜中就能看到鈉的黃色譜線（簡(jiǎn)稱黃線）。用手指摸一下鉑金絲，也可以燒出黃線，因?yàn)楹顾�中含有鈉。實(shí)驗(yàn)表明，每一種物質(zhì)，在它得到足夠熱量時(shí)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(lái)鑒定這種元素。用光譜分析各種物質(zhì)或用光譜尋找新的元素，很快成為當(dāng)時(shí)最時(shí)髦的科學(xué)研究課題。