Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Длины волн визуального спектра от 380 до примерно 740 нанометров (нм). [1] Провалы в интенсивности наблюдаются в виде темных линий (поглощения) на длинах волн линий фраунгофера (например, элементы G, F, b, E, B). «Спектр голубого неба » представлен в диапазоне 450 - 485 нм, длины волн синего цвета .

В физике и оптике линии фраунгофера представляют собой набор спектральных линий поглощения, названных в честь немецкого физика Йозефа фон Фраунгофера (1787–1826). Линии были первоначально наблюдаются в виде темных признаков ( линии поглощения ) в оптическом спектре от Солнца .

Открытие [ править ]

Солнечный спектр с линиями фраунгофера, как он выглядит визуально.

В 1802 году английский химик Уильям Хайд Волластон [2] был первым человеком, который заметил появление ряда темных деталей в солнечном спектре. [3] В 1814 году Фраунгофер независимо повторно открыл эти линии и начал систематически изучать и измерять длины волн, на которых наблюдаются эти особенности. Он нанес на карту более 570 линий, обозначив основные черты (линии) буквами от A до K, а более слабые линии - другими буквами. [4] [5] [6] Современные наблюдения солнечного света позволяют обнаружить многие тысячи линий.

Примерно 45 лет спустя Кирхгоф и Бунзен [7] заметили, что несколько линий фраунгофера совпадают с характеристическими линиями излучения, идентифицированными в спектрах нагретых элементов. [8] Это было правильно сделать вывод , что темные линии в солнечном спектре вызваны поглощением с помощью химических элементов в атмосфере Солнца. [9] Некоторые из наблюдаемых особенностей были идентифицированы как теллурические линии, возникающие в результате поглощения молекулами кислорода в атмосфере Земли .

Источники [ править ]

Линии фраунгофера являются типичными спектральными линиями поглощения. Линии поглощения - это темные линии, узкие области с пониженной интенсивностью, которые являются результатом поглощения фотонов при прохождении света от источника к детектору. На Солнце линии фраунгофера являются результатом наличия газа в фотосфере , внешней области Солнца. Фотосферный газ имеет более низкие температуры, чем газ во внутренних областях, и поглощает небольшую часть света, излучаемого из этих областей.

Именование [ править ]

Основные линии фраунгофера и элементы, с которыми они связаны, показаны в следующей таблице:

ОбозначениеЭлементДлина волны ( нм )
уO 2898,765
ZO 2822,696
АO 2759,370
BO 2686,719
CHα656 281
аO 2627,661
D 1Na589 592
D 2Na588,995
D 3 или dОн587,5618
еHg546,073
E 2Fe527,039
б 1Mg518,362
б 2Mg517.270
б 3Fe516,891
б 4Mg516,733
ОбозначениеЭлементДлина волны ( нм )
cFe495,761
FHβ486,134
dFe466 814
еFe438,355
ГРАММ'Hγ434,047
граммFe430,790
граммCa430,774
часHδ410,175
ЧАСCa +396 847
KCa +393,366
LFe382,044
NFe358,121
пTi +336,112
ТFe302,108
тNi299 444
Демонстрация 589 нм D 2 (слева) и 590 нм D 1 (справа) линии D натрия с использованием излучения фитиль с соленой водой в пламени

Фраунгофера С, F, G»и Н линии соответствуют альфа, бета, гамма и дельта линий серии Бальмера из линий излучения атома водорода. Буквы фраунгофера теперь редко используются для этих строк.

Линии D 1 и D 2 образуют хорошо известный «дублет натрия», центральной длине волны которого (589,29 нм) присвоена буква обозначения «D». Это историческое обозначение этой линии прижилось и присваивается всем переходам между основным состоянием и первым возбужденным состоянием других щелочных атомов. Линии D 1 и D 2 соответствуют тонкой структуре возбужденных состояний. Это может сбивать с толку, потому что возбужденное состояние для этого перехода является P-состоянием щелочи, и его не следует путать с более высокими D-состояниями.

Буквы фраунгофера H и K до сих пор используются для обозначения дублета кальция-II в фиолетовой части спектра, важного для астрономической спектроскопии .

Обратите внимание, что в литературе существуют разногласия по обозначениям некоторых строк; 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. Точно так же существует двусмысленность в отношении линии e, поскольку она может относиться к спектральным линиям как железа (Fe), так и ртути (Hg). Чтобы устранить двусмысленность, возникающую при использовании, неоднозначным обозначениям линий фраунгофера предшествует элемент, с которым они связаны (например, электронная линия Меркурия и d-линия гелия).

Из-за их четко определенных длин волн линии фраунгофера часто используются для характеристики показателя преломления и дисперсионных свойств оптических материалов.

См. Также [ править ]

  • Число Аббе , мера дисперсии стекла, определяемая с помощью линий Фраунгофера
  • Хронология солнечной астрономии
  • Спектральный анализ

Ссылки [ править ]

  1. ^ Старр, Сеси (2005). Биология: концепции и приложения . Томсон Брукс / Коул. п. 94 . ISBN 978-0-534-46226-0.
  2. ^ Мелвин С. Usselman: Волластон Большой энциклопедическийполучен 31 марта 2013
  3. ↑ Уильям Хайд Волластон (1802) «Метод исследования преломляющих и рассеивающих сил с помощью призматического отражения», « Философские труды Королевского общества» , 92 : 365–380; особенно см. стр. 378.
  4. ^ Hearnshaw, JB (1986). Анализ звездного света . Кембридж: Издательство Кембриджского университета . п. 27. ISBN 978-0-521-39916-6.
  5. ^ Джозеф Фраунгофера (1814 - 1815) «Bestimmung де Brechungs- унд Фарбен де-Zerstreuungs - Vermögens verschiedener Glasarten, в Bezug ауф умереть Vervollkommnung achromatischer Fernröhre» (определение рефракции и цвет-диспергирующие мощности различных видов стекла, по отношению к совершенствование ахроматических телескопов), Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München (Мемуары Королевской академии наук в Мюнхене), 5 : 193–226; особенно см. страницы 202–205 и табличку после страницы 226.
  6. ^ Дженкинс, Фрэнсис А .; Уайт, Харви Э. (1981). Основы оптики (4-е изд.). Макгроу-Хилл . п. 18 . ISBN 978-0-07-256191-3.
  7. ^ См .:
    • Густав Кирхгоф (1859) «Ueber die Fraunhofer'schen Linien» (По линиям фраунгофера), Monatsbericht der Königlichen Preussische Akademie der Wissenschaften zu Berlin (Ежемесячный отчет Королевской прусской академии наук в Берлине), 662–665.
    • Густав Кирхгоф (1859) «Ueber das Sonnenspektrum» (На солнечном спектре), Verhandlungen des naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg (Труды естественной истории / Медицинской ассоциации в Гейдельберге), 1 (7): 251–255.
  8. ^ Г. Кирхгоф (1860). "Ueber die Fraunhofer'schen Linien" . Annalen der Physik . 185 (1): 148–150. Bibcode : 1860AnP ... 185..148K . DOI : 10.1002 / andp.18601850115 .
  9. ^ Г. Кирхгоф (1860). "Ueber das Verhältniss zwischen dem Emissionsvermögen und dem Absorptionsvermögen der Körper für Wärme und Licht" . Annalen der Physik . 185 (2): 275–301. Bibcode : 1860AnP ... 185..275K . DOI : 10.1002 / andp.18601850205 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Майлз В. Джексон; Альберт Галлатин, профессор истории науки в Нью-Галлатин и профессор Майлс У. Джексон (2000 г.). Спектр убеждений: Йозеф фон Фраунгофер и искусство точной оптики . MIT Press. ISBN 978-0-262-10084-7.

Внешние ссылки [ править ]

  • Линии Фраунгофера в Science.Jrank