光譜學與原子物理

發射線光譜

看一塊霓虹燈招牌、一盞鈉路燈,或太空中一團發光的氣體雲,把它的光透過稜鏡。你看到的不是一道平滑的彩虹,而只是幾條明亮、銳利的純色線條襯在暗背景上,像黑尺子上的幾道彩色刻度。這幅圖像就是發射線光譜,那些亮線正是那種元素最愛發出的精確顏色。

每當一團稀薄而熾熱的氣體獨自發光時,就會出現這種情形。熱或電把電子踢上更高的能階;當它們翻滾落下時,每一次跳躍都拋出一個顏色精確的光子。由於氣體稀薄,這些光子徑直逃到你眼裡而不被重新吸收,於是你在原子發光之處看到亮線,在別處則一片漆黑。霓虹有自己的圖案,氫的不同,汞的又不同。

在天文學中,這些明線光譜來自發光的星雲、太陽外層大氣,以及圍繞熾熱年輕恆星旋轉的氣體。讀出有哪些線,就告訴天文學家是哪些元素在發光;每條線有多亮,則暗示氣體有多少、有多熱、有多密。一幅發射線光譜,就是一團稀薄熾熱的氣體,用光宣告著自己的化學成分。

一團發光的氫氣雲——例如獵戶座大星雲——主要在氫的紅色 656 奈米線上發亮,這讓許多星雲在照片中呈現出標誌性的玫瑰紅光輝。

暗背景上的亮線:一團稀薄熾熱的氣體,只發出屬於自己的顏色。

明亮的發射線與暗的吸收線,來自同一種元素中完全相同的電子跳躍——你看到哪一種,僅取決於氣體是自己在發光,還是坐在一個更亮的背景之前。

又稱
emission spectrumbright-line spectrum发射光谱明线光谱