約瑟夫·弗勞恩霍費爾(1 / 2)

約瑟夫·弗勞恩霍費爾

對光的速度的測量是技術的大發展,但是這最重要的技術不是因為對光速度的研究,而是對光顏色的研究。

牛頓通過光通過棱鏡的情形來觀察光的性質。他在把實驗裝置裝備好時,就會在棱鏡後麵的屏幕上產生光譜,這是一道彩虹。所謂“紅移”與“藍移”就是根據光譜位置來說的。

牛頓發現白光並不單純,而且白光是最不單純的光,白光可以分成多色,多色光又可以合成白光。

約瑟夫·弗勞恩霍費爾(1787~1826年)是慕尼黑的一名磨鏡師和玻璃製造工匠。他曾經設計過精密的磨床,他還改進了望遠鏡,並且對各種玻璃的性質十分熟悉,知道怎樣加工成優質的光學儀器。

弗勞恩霍費爾比較各種玻璃的光折射,讓日光通過用單種玻璃做的棱鏡,但他發現:由於光譜的顏色密集在一個較小的範圍內,一開始就做出精密比較是不可能的。所以弗勞恩霍費爾擬定了方案,依靠這個方案進一步擴展光譜。

結果,弗勞恩霍費爾線誕生了。

太陽光譜的顏色不是沒有間隙的和連續的,從光譜上看到的是:無規則地有窄譜線分布。這就是弗勞恩霍費爾線。

弗勞恩霍費爾認為,“這些譜線證明被分解的白色日光的成份,並非是由不同折射力的連續光譜組成,而且證明光來自一定的顏色層次,因此暗線是光譜中的間隙,這些間隙與缺少的光相應,假使這個光譜每次都是由日光通過同一材料製作的棱鏡產生的話,這些譜線就會始終處在光譜的同一部分,次序和位置相同,密度和明暗相同。如果材料不同,數量、次序、明暗度也沒有變化,但是譜線之間的相互距離卻有不同”。

人們曆來都認為太陽與其他恒星是同一光種,但弗勞恩霍弗爾發現恒星光譜與太陽光譜不同。

這下引發了一項重要研究,即光譜分析。光譜分析是19世紀的重大科學成就,由於光譜分析,使得化學家可以指出微小元素的情況,而天文學家也開始走向天文物理。至於冶金、工程等方麵,也可以精密地確定出微量物質從而斷定質量與事故。

當時人們利用的是元素、原子與光的關係,而為什麼它們能保持發光並且顏色各不相同呢?19世紀的人們是不知道的,這是原子物理學的範圍了。

今天實驗室裏的“本生燈”,是科學家本生發明的一項技術性工具,是一種有充分空氣供應的煤氣燈。由於空氣供應很充分,這種火焰幾乎沒有顏色,而且熱量很高,十分有助於觀察顏色。

德國的化學家本生(1811~1899年)與他的同事克希霍夫(1824~1887年)利用這種燈研究了很多元素的燃燒發光。

他們用鉑金絲將各種鹽類慢慢靠近火焰,就可以觀察到鹽類上燃燒的蒸氣光譜。“我們麵前的這些現象,屬於人造的最輝煌的光學現象。現在我們隻看到與燃燒的鹽相應的光譜,這種光譜以最大的光澤出現,而在以前的實驗中,光譜的最大特點被酒精光所遮蔽”。

本生與克希霍夫斷定金屬有其特殊的焰色反應。為了進一步使不易熔解的金屬化合物呈現焰色反應,他們二人還利用了電火花,因為電火花提供的火光很強。

白熾的固體光譜是連續的。由於元素的光譜與其含在哪種化合物中無關,那麼檢驗某種元素的一種好方法就是焰色反應。在檢驗中,一種化合物的各種元素的光譜不會相互幹擾或影響。但主要的是,本生和克希霍夫提供的驗證方法顯示了極大的靈敏度。本生描述說,在一次實驗中,三百萬分之一毫克的鈉已經足夠獲得一個清晰的光譜了。