第二節 給物質建立檔案(1 / 2)

太陽是發光體,由發光體發出的光直接形成的光譜叫做發射光譜。由於光譜形成情況有所不同,因而又有連續光譜和明線光譜之分。

熾熱的固體、液體或高壓氣體發光所形成的光譜,是由紅到紫一切波長的光組成的連續彩帶,因而稱之為連續光譜。白熾電燈發光,燈絲的溫度達2000℃左右,這是熾熱的固體發光。熔融的鋼水發光,溫度也達2000℃左右,這是熾熱的液體發光。這些東西發出的光,直接通過三棱鏡形成光譜,都是連續光譜。

一束光如果隻含有一種或幾種波長的不連續的光波,其光譜就是另一種樣子了。譬如說,由稀薄氣體或蒸汽在高溫下發光形成的光譜,隻是由一條或若幹條不連續的明線所組成,因而稱之為明線光譜。例如,將鹽類粉末放在煤氣燈或酒精燈的火焰中,由於鹽類在高溫下分解,其中金屬蒸發後的熾熱蒸汽也會發光。這種火焰發出的光色散後,除了火焰本身所形成的微弱的連續光譜外,還在連續光譜的背景上出現由熾熱的金屬蒸汽發光所形成的若幹明線。采取封閉玻璃管內稀薄氣體輝光放電的辦法,也能得到這種氣體的明線光譜。不同的惰性氣體放電,發出的光不同,或者是紅光為主,或者是黃光為主,或者是其它光為主。霓虹燈就是基於這一原理製成的。

明線光譜是處於遊離狀態的原子發光時產生的,故又稱之為原子光譜。各種原子都有其一定的明線光譜;原子不同,明線光譜也不同。每一種原子在發光時隻能發出其獨有的、具有原子本身特征的那些波長的光。由於這個緣故,又將明線光譜的譜線稱作該元素原子的特征譜線或標識譜線。

和明線光譜相反,高溫物體發出的白光,穿過溫度較低的蒸汽或氣體之後形成的光譜,在連續光譜背景上分布有許多暗線,這種光譜稱之為吸收光譜。例如。孤光燈發出的白光穿過溫度較低的鈉的蒸汽,經過棱鏡色散以後形成的光譜就是鈉的吸收光譜,其背景是明亮的連續光譜,而在鈉的黃色特征譜線的位置處出現了暗線。如果白光是穿過別的元素的低溫蒸汽,則在連續光譜的背景上該元素的特征譜線的位置處,就會出現這種元素的相應的暗線。各種原子的吸收光譜中的每一條暗線,都跟該種原子的發射光譜中的一條明線相對應。這表明低溫氣體原子所能吸收的光,踉這種原子在高溫時所能發出的光是一致的。也就是說,每一種元素的特征譜線不但有自己的特征顏色,而且在光譜中占有固定的位置,發光時該位置由亮線占據,不發光時該位置就用暗線占據,即每一種元素的吸收光譜裏暗線位置與其發射光譜裏明線位置是相重合的。

任何物質在高溫下都會發光。如果物質處在氣體狀態下發光,則發射出來的是一定波長的光。每一種元素的高溫蒸汽都能發射出一係列明線光譜。非常有趣的是,每一種元素的原子光譜都有其特征譜線,不同元素的明線光譜在特征譜線的譜線條數、排列位置、明亮程度方麵都不相同。換句話說,每一種元素都有其特有的、不變的特征譜線,它是元素的固有特征。因此,根據每一種元素所特有的明線光譜,就可以識別和鑒察各種元素。將某種物質所生成的明線光譜和已知的各種元素的特征譜線相對比,就可以斷定這種物質是由哪些元素組成的,不僅對物質的化學成分作定性分析,還可以由特征譜線的強度來作定量分析,從而確定各種元素含量的百分比。這種方法,叫做光譜分析法。各種元素的明線光譜經過研究和測定,可以都拍攝成光譜圖,製成一整套詳細的光譜圖表,標出各種元素的幾乎所有譜線的波長值。這套光譜圖表是物質光譜分析的依據。

光譜圖是怎樣獲得的呢?

能夠將所研究的物質對象發射的光按照不同的波長分開來,並依一定的規律排列成光譜,這是精密光學光譜儀器的特殊本領。通常,光譜是用照相方法記錄下來的,故起名為攝譜儀。由於攝譜儀基本作用就是將多種成分的光按不同波長分解成光譜,因此可按照其分光原理不同來分類。主要有:(1)棱鏡攝譜儀,以色散棱鏡作為分光元件;(2)光柵攝譜儀,以衍射光柵作為分光元件。

棱鏡分光,上麵已經講過了。一束包含有多種波長成分的光,如白光,投射到棱鏡的第一個棱麵上之後,光線進入棱鏡而發生折射,並射向第二個棱麵,在此麵又發生折射,最後不同波長成分的光以不同的角度透射而出。也就是說,具有不同波長成分的光,雖然以同一入射角投射在棱鏡上,但由於在第一個麵和第二個麵上的折射角各不相同,於是混在一起的不同波長的光就被分離開來,以不同的方向從棱鏡射出去。

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