奇怪的光谱线

　　奇怪的光谱线

　　夫琅和费是德国一个贫穷人家的孩子。11岁时，他做了一个光学师傅的学徒，住在慕尼黑城的一间破屋子里。几年后，他所住的房子突然倒塌了，里面的房客均被压死，只有可怜的夫琅和费幸免于难。当时，一位好心的先生送给夫琅和费18块金币。夫琅和费用这些钱买了书籍和光学仪器。经过刻苦学习和钻研，他成为一名能干的光学匠。夫琅和费19岁时，被一家制造玻璃和光学仪器的工厂雇用。几年后，为了改进天文望远镜上的物镜，夫琅和费开始从事棱镜和折光方面的研究工作。

　　1814年，夫琅和费在重复做牛顿分解太阳光的实验时，在一间小黑屋子的窗板上开了一条狭缝，让太阳光通过这条缝射入屋子里，成为一条扁扁的光束。光束经过三棱镜后变成了宽大的扇形，落到对面的白墙上，成为从红到紫的光带。夫琅和费原本想找到一种只发一个颜色的光的光源，却意外地发现了太阳光谱中的一些重要现象。

　　实验中，他发现太阳光谱中有许多条暗黑的谱线。经过仔细的统计，黑线共有567条。为了研究方便，他采用A、B、C、D……等字母来代替其中一些较粗的谱线。这些暗黑的谱线是怎么形成的呢？这个问题不仅夫琅和费完全不能解释，当时的许多物理学家也无法解释。

　　1859年，德国著名化学家本生和物理学家克希霍夫揭开了这些暗黑谱线之谜。本生是一位任教多年的化学教授。他发明了一种至今还有人在使用的煤气喷灯。这种喷灯的火焰在白天几乎看不出来，可是火焰的温度却很高，可以达到一两千度以上。这种灯后来就叫本生灯。

　　1858年，本生用这种灯，专心致志地研究各种物质在高温火焰中的变化。他发现有些物质能把无色的火焰染得异常明亮。当他把一小块食盐放入火焰中，无色的火焰显得更亮，并且立刻变成黄色。食盐是氯和钠这两种元素组成的。那么，到底是什么把火焰染黄的呢？是氯还是钠？

　　为了弄清这个问题，本生又作了一个实验。他使用了一种含钠而不含氯的物质，如苏打和芒硝，结果火焰变成了明亮的黄颜色的光。实验的成功，促使本生做了许多范围更广的类似的实验。他把不同物质的液体沾在一根像头发丝那样细的铂金丝上，然后放在本生灯上燃烧，记录下各种不同物质燃烧时的颜色，如钠的火焰是黄色的，钾的是紫色的，铜的是绿色的，锶的是红色的等等。

　　不久，本生又发现，钠盐的溶液是黄色的，混有一些锂盐杂质的钠盐溶液也是黄色的。怎样才能辨别区分这些物质信号呢？本生研究了很久，尤其是努力把锂和锶这两种物质的光焰相区别，但是怎么也未能如愿。

　　正在这时，他想起了好朋友基尔霍夫。基尔霍夫是一所大学的物理学助教。当他得知本生遇到的困难以后，决定制造一种物理仪器，区别出各种光焰颜色之间的差别。基尔霍夫找来一个直筒望远镜，把它锯成两截，再加上一块石英三棱镜。他把带有透镜的那半截望远镜放在一个盒子里，圆筒露在外面，然后用一块带有一条细缝的圆盘把圆筒遮起来，使光线进入盒子以后经过棱镜转向一边，变成一面宽阔的彩色扇形，再进入另半截望远镜。观察者的眼睛凑近目镜，可以看到由细缝射进来的光的光谱。这就是世界上第一台“分光镜”。基尔霍夫的这台简陋的分光镜，正是现代各种先进的光谱仪的“老祖宗”。

　　基尔霍夫带着他的分光镜来到本生的实验室，两个人合作研究。经过多次成功的实验，他们创立了一种新的化学分析方法──光谱分析法。这种方法非常灵敏，只要一毫克的三百万之一的钠，送到火焰里，在光谱中就能看到钠的黄色谱线（简称黄线）。用手指摸一下铂金丝，也可以烧出黄线，因为汗水中含有钠。实验表明，每一种物质，在它得到足够热量时就能发出光，每一种元素能发出其本身特有颜色的光。分光镜能将光分成一条条颜色，人们把这一条条颜色称为光谱。各种元素的光谱是不同的，因此人们就可以根据发出的光谱来鉴定这种元素。用光谱分析各种物质或用光谱寻找新的元素，很快成为当时最时髦的科学研究课题。