Линии Фраунгофера
Линии Фраунгофера представляют собой набор спектральных линий поглощения . Это темные линии поглощения , видимые в оптическом спектре Солнца атмосферы , и образуются, когда атомы солнечной поглощают свет, излучаемый солнечной фотосферой . Линии названы в честь немецкого физика Йозефа фон Фраунгофера , наблюдавшего их в 1814 году.
Открытие
[ редактировать ]
В 1802 году английский химик Уильям Хайд Волластон [2] был первым человеком, отметившим появление ряда темных особенностей в солнечном спектре. [3] В 1814 году Йозеф фон Фраунгофер самостоятельно заново открыл линии и начал систематически изучать и измерять их длины волн . Он нанес на карту более 570 линий, обозначив наиболее заметные линии буквами от А до К, а более слабые линии другими буквами. [4] [5] [6] Современные наблюдения за солнечным светом позволяют обнаружить многие тысячи линий.
Примерно 45 лет спустя Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен [7] заметил, что несколько линий Фраунгофера совпадают с характерными эмиссионными линиями, выявленными в спектрах нагретых химических элементов. [8] Они пришли к выводу, что темные линии в солнечном спектре вызваны поглощением химических элементов в солнечной атмосфере. [9] Некоторые из наблюдаемых особенностей были идентифицированы как теллурические линии , возникающие в результате поглощения молекулами кислорода в атмосфере Земли .
Источники
[ редактировать ]Линии Фраунгофера являются типичными линиями спектрального поглощения. Линии поглощения — это узкие области пониженной интенсивности в спектре, которые являются результатом поглощения фотонов при прохождении света от источника к детектору. На Солнце линии Фраунгофера являются результатом присутствия газа в атмосфере Солнца и внешней фотосфере . Эти области имеют более низкую температуру, чем газ во внутренней фотосфере, и поглощают часть излучаемого им света.
Мы
[ редактировать ]Основные линии Фраунгофера и элементы, с которыми они связаны, показаны в следующей таблице:
Для фотометрии и колориметрии стандартные измерения обычно проводятся в диапазоне 360–830 нм. По этим данным и для этого спектрального диапазона коррелированная цветовая температура (КЦТ) составляет 5470 К.
|
|
Линии Фраунгофера C, F, G' и h соответствуют альфа-, бета-, гамма- и дельта-линиям бальмеровской серии эмиссионных линий атома водорода. Буквы Фраунгофера сейчас редко используются в этих строках.
Линии D 1 и D 2 образуют пару, известную как «дублет натрия», центральной длине волны которой (589,29 нм) присвоена буква обозначения «D». Это историческое обозначение этой линии закрепилось и дается всем переходам между основным состоянием и первым возбужденным состоянием других щелочных атомов. Линии D 1 и D 2 соответствуют расщеплению тонкой структуры возбужденных состояний.
Буквы Фраунгофера H и K также до сих пор используются для обозначения кальция. II дублет в фиолетовой части спектра, важный в астрономической спектроскопии .
В литературе существуют разногласия по поводу некоторых обозначений линий; например, d-линия Фраунгофера может относиться к голубой линии железа при 466,814 нм или, альтернативно, к желтой линии гелия (также обозначенной D 3 ) при 587,5618 нм. Аналогичным образом существует неоднозначность относительно линии e, поскольку она может относиться к спектральным линиям как железа (Fe), так и ртути (Hg). Чтобы устранить двусмысленности, возникающие в использовании, двусмысленным обозначениям линий Фраунгофера предшествует элемент, с которым они связаны (например, линия Меркурия e и линия Гелия d).
Из-за четко определенных длин волн линии Фраунгофера часто используются для определения стандартных длин волн для характеристики показателя преломления и дисперсионных свойств оптических материалов.
См. также
[ редактировать ]- Число Аббе , мера дисперсии стекла, определяемая с помощью линий Фраунгофера.
- Хронология солнечной астрономии
- Спектральный анализ
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Старр, Сеси (2005). Биология: концепции и приложения . Томсон Брукс/Коул. п. 94 . ISBN 978-0-534-46226-0 .
- ↑ Мелвин К. Уссельман: Британская энциклопедия Уильяма Хайда Волластона , получено 31 марта 2013 г.
- ^ Уильям Хайд Волластон (1802) «Метод исследования преломляющей и дисперсионной способности посредством призматического отражения», Philosophical Transactions of the Royal Society , 92 : 365–380; см. особенно стр. 378.
- ^ Хирншоу, Дж. Б. (1986). Анализ звездного света . Кембридж: Издательство Кембриджского университета . п. 27. ISBN 978-0-521-39916-6 .
- ^ Йозеф Фраунгофер (1814–1815) «Определение преломляющей и цветорассеивающей способности разных типов стекла в связи с совершенством ахроматических телескопов» (Определение преломляющей и цветорассеивающей способности разных типов стекла, в относительно усовершенствования ахроматических телескопов), Мемуары Королевской академии наук в Мюнхене, 5 : 193–226; особенно см. стр. 202–205 и табличку после стр. 226.
- ^ Дженкинс, Фрэнсис А.; Уайт, Харви Э. (1981). Основы оптики (4-е изд.). МакГроу-Хилл . п. 18 . ISBN 978-0-07-256191-3 .
- ^ См.:
- ^ Г. Кирхгоф (1860). «О линиях Фраунгофера» . Анналы физики . 185 (1): 148–150. Бибкод : 1860АнП...185..148К . дои : 10.1002/andp.18601850115 .
- ^ Г. Кирхгоф (1860). «О соотношении излучательной способности и поглощающей способности тел по отношению к теплу и свету» . Анналы физики . 185 (2): 275–301. Бибкод : 1860АнП...185..275К . дои : 10.1002/andp.18601850205 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Майлз В. Джексон; Альберт Галлатин, профессор истории науки Нью-Галлатина и профессор Майлз В. Джексон (2000). Спектр веры: Йозеф фон Фраунгофер и ремесло точной оптики . МТИ Пресс. ISBN 978-0-262-10084-7 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
