發(fā)射光譜儀

著名的莢國(guó)科學(xué)家牛頓在1666年用三棱鏡觀察光譜，可以說(shuō)是最早的光譜實(shí)驗(yàn)。此后不少科學(xué)家從事光譜學(xué)方面的研究。1800年，英國(guó)天文學(xué)家赫歇爾測(cè)量太陽(yáng)光譜中各部分的熱效應(yīng)，在世界上首次發(fā)現(xiàn)了紅外線。1801年里特發(fā)現(xiàn)了紫外線。1802年沃拉斯頓觀察到太陽(yáng)光譜的不連續(xù)性，發(fā)現(xiàn)中間有多條黑線，這本來(lái)是很重要的發(fā)現(xiàn)，他卻誤認(rèn)為是顏色的分界線。1803年英國(guó)物理學(xué)家托馬斯?楊進(jìn)行了光的干涉的實(shí)驗(yàn)，第一次提供了測(cè)定波長(zhǎng)的方法。

德國(guó)物理學(xué)家夫艱和費(fèi)，重新發(fā)現(xiàn)和編繪的太陽(yáng)光譜圖，內(nèi)有多條黑線(700多條)，并對(duì)其中的重要黑線用從A到H等字母標(biāo)記(人稱“夫浪和費(fèi)錢”)，這些黑線后來(lái)成為比較不同玻璃材料色散率的標(biāo)準(zhǔn)。這些成果在1814年至1815年間陸續(xù)發(fā)表。夫瑯和費(fèi)還發(fā)明了衍射光柵。開(kāi)始他用銀絲纏在兩根螺桿上，做成光柵。后來(lái)建造了刻紋機(jī)，用金鋼石在玻璃上刻痕，做戍透射光柵。

光譜分析的應(yīng)用研究是從基爾霍夫和本生開(kāi)始的。本生是德國(guó)漢堡的化學(xué)教授，他發(fā)明了本生燈，對(duì)各種物質(zhì)在高溫火焰中發(fā)生的變化很有研究。基爾霍夫是漢堡的物理學(xué)教授，對(duì)光學(xué)儀器很熟悉。他們兩位合作制成了第一臺(tái)棱鏡光譜儀(分光鏡)。該儀器利用了牛頓1666年首創(chuàng)技術(shù)，使光通過(guò)三棱鏡，展開(kāi)成為一道彩虹光帶(光譜)。他們用透鏡把物質(zhì)在本生燈燃燒時(shí)發(fā)出的光線集成一束平行光，通過(guò)一條窄縫，再通過(guò)三棱鏡，用望遠(yuǎn)鏡放大觀察所成的光譜。

基爾霍夫和本生發(fā)現(xiàn)，每種化學(xué)元素燃燒時(shí)發(fā)出的火焰都有獨(dú)特的顏色，可以據(jù)此加以鑒別。1860年及1861年他們用光譜儀發(fā)現(xiàn)絕和林。此后借助光譜分析方法，克魯克斯1861年發(fā)現(xiàn)了鉆，里奇 1863年發(fā)現(xiàn)了錮，波依斯邦德朗 1875年發(fā)現(xiàn)了鑄。他們還利用這種方法研究日光，發(fā)現(xiàn)地球上許多元素太陽(yáng)上也有。1868年法國(guó)天文學(xué)家詹森和英國(guó)天文學(xué)家羅克耶分別用光譜法發(fā)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)地球上還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的一種元素，他們認(rèn)為這是太陽(yáng)大氣中特有的元素，取名氦，即“太陽(yáng)”的意思。這樣光譜方法也應(yīng)用到了天文學(xué)方面。

光譜研究工作急速的發(fā)展，也出現(xiàn)了新的問(wèn)題，主要問(wèn)題之一是缺乏足夠精度的波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)，致使觀測(cè)結(jié)果混亂，無(wú)法相互交流。

1868年，埃斯特朗發(fā)表“標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光譜”圖表，記有上千條夫浪和費(fèi)線的小波長(zhǎng)，以10-8厘米為單位，精確到6位數(shù)，為光譜工作者提供了極其有用的資料。為紀(jì)念他的功績(jī)，10-8厘米后來(lái)就命名為埃斯特朗單位，簡(jiǎn)寫作埃。十幾年后被更為精確的羅蘭數(shù)據(jù)表所代替。

現(xiàn)代光譜儀不用三棱鏡而用衍射光柵，這是一種上面刻有千條線的板，把光分開(kāi)，然后把光譜拍攝或記錄下來(lái)。再用電子儀器進(jìn)行分析。

光譜儀廣泛應(yīng)用于冶金、地質(zhì)、環(huán)境等各領(lǐng)域。