发射光谱仪

著名的英国科学家牛顿在1666年用三棱镜观察光谱,可以说是最早的光谱实验。此后不少科学家从事光谱学方面的研究。1800年,英国天文学家赫歇尔测量太阳光谱中各部分的热效应,在世界上首次发现了红外线。1801年里特发现了紫外线。1802年沃拉斯顿观察到太阳光谱的不连续性,发现中间有多条黑线,这本来是很重要的发现,他却误认为是颜色的分界线。1803年英国物理学家托马斯•杨进行了光的干涉的实验,第一次提供了测定波长的方法。

德国物理学家夫琅和费,重新发现和编绘的太阳光谱图,内有多条黑线(700多条),并对其中的重要黑线用从A到H等字母标记(人称"夫琅和费线"),这些黑线后来成为比较不同玻璃材料包散率的标准。这些成果在1814年至1815年问陆续发表。夫琅和费还万博app客户端了衍射光栅。开始他用银丝缠在两根螺杆上,做成光栅。后来建造了刻纹机,用金钢石在玻璃上刻痕,做成透射光栅。

光谱分析的应用研究是从基尔霍夫和本生开始的。本生是德国汉堡的化学教授,他万博app客户端了本生灯,对各种物质在高温火焰中发生的变化很有研究。基尔霍夫是汉堡的物理学教授,对光学仪器很熟悉。他们两位合作制成了第一台梭镜光谱仪(分光镜)。该仪器利用了牛顿1666年首创技术,使光通过二棱镜,展开成为一道彩虹光带(光谱)。他们用透镜把物质任本生灯燃烧时发出的光线集成一束平行光,通过一条窄缝,再通过三棱镜,用望远镜放大观察所成的光谱。

基尔霍夫和本生发现,每种化学元素燃烧时发出的火焰都有独特的颜色,可以据此加以鉴别。1860年及1861年他们用光谱仪发现铯和铷。此后借助光谱分析方法,克鲁克斯1861年发现了铊,里奇1863年发现了锢,波依斯邦德朗1875年发现了镓。他们还利用这种方法研究日光,发现地球上许多元素太阳上也有。1868年法国天文学家詹森和英国天文学家罗克耶分别用光谱法发现了当时地球上还没有发现的一种元素,他们认为这是太阳大气中特有的元素,取名氦,即"太阳"的意思。这样光谱方法也应用到了天文学方面。

光谱研究工作急速的发展,也出现了新的问题,主要问题之一是缺乏足够精度的波长标准,致使观测结果混乱,无法相互交流。

868年,埃斯特朗发表"标准太阳光谱"图表,记有上千条夫琅和费线的小波长,以10-8厘米为单位,精确到6位数,为光谱工作者提供了极其有用的资料。为纪念他的功绩,10-8厘米后来就命名为埃斯特朗单位,简写作埃(A)。十几年后被更为精确的罗兰数据表所代替。

现代光谱仪不用三棱镜而用衍射光栅,这是一种上面刻有千条线的板,把光分开,然后把光谱拍摄或记录下来,再用电子仪器进行分析。

光谱仪广泛应用于冶金、地质、环境等各领域。

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