光谱学与原子物理
吸收线光谱
把太阳的光足够仔细地透过棱镜散开,那道平滑的彩虹竟会显出瑕疵:它被几百条细细的暗线横切,像彩色织物里缺失的丝线。每一条暗线,都是一种悄悄不见了的颜色。这就是吸收线光谱,也是恒星所展示的最常见的一类光谱。
当一束包含所有颜色的光——来自炽热致密光源的连续彩虹——向外穿过一团较冷、较稀薄的气体朝我们而来时,就会形成它。那团气体里的原子抓走恰好属于它们专属颜色的光子,把电子抬高一级,从而从光束中夺走正是那些波长。透出来的光,就是原本的彩虹减去一组精确的颜色,于是我们看到一道道暗缺口,恰好坐落在那种元素本会发出亮线的位置。
这正是为什么恒星的光谱多半是一片平滑的辉光,上面刻着暗线:深处炽热致密的气体造出彩虹,而恒星较冷的外层大气把自己的化学指纹以暗吸收线的形式盖了进去。把这些缺口与实验室的图案对应起来,天文学家便读出了恒星大气中漂浮着哪些元素——这是人类头一回得知群星由什么构成。
夫琅禾费在一八一四年最早编录了太阳的暗线;我们如今知道,标记为 D 的那对强线来自钠,H 与 K 线来自钙,全是被太阳自身的大气从阳光中夺走的。
一道缺了颜色的彩虹——每个缺口都点名了它所穿过的较冷气体中的一种元素。
那些「缺失」的光并未被消灭:被吸收的光子会重新发出,但方向是随机的,因此几乎没有哪个会径直沿原来的光束返回。于是前进的光束在那些精确波长处变得更暗。
又称
另见