看了這個題目,少年朋友一定會感到奇怪,太陽離我們那么遙遠(yuǎn),怎么進(jìn)行化驗?zāi)兀课艺f的可不是“天方夜譚”,早在1859年,就有科學(xué)家對太陽“化驗”過了。
1859年的一天夜里,本生和基爾霍夫在實驗室窗前向外眺望,發(fā)現(xiàn)16千米外的曼海姆城發(fā)生了大火災(zāi)。兩位科學(xué)家好奇地用分光鏡觀察這片火光,竟在大火的光譜中找到了鋇和鍶的光譜線。由此,本生突然想到,既然可以用分光鏡分析曼海姆城的火光,為什么不能用它“化驗”太陽呢?
他們首先遇到的就是30多年前夫瑯和費留下的太陽光譜中的暗線之謎。基爾霍夫?qū)Π稻中的d線最感興趣,因為那是太陽光譜里最明顯的暗線之一。1859年10月,基爾霍夫用自己的試驗證明了d線是在鈉的光譜位置上。實驗是怎樣進(jìn)行的呢?他首先用分光鏡看太陽的光譜,記下了d線的位置,然后遮住陽光,點燃了本生燈,在燈上燃起鈉鹽。果然,鈉的粗亮的黃線正好出現(xiàn)在d線的位置上。
在進(jìn)一步的實驗中,基爾霍夫注意到,一團(tuán)較冷的物質(zhì)蒸氣所吸收的波長,恰恰等于這種物質(zhì)熾熱發(fā)光時所發(fā)射的波長,也就是“吸收光譜”。例如冷的鈉蒸氣吸收的暗線與熾熱的鈉蒸氣發(fā)出的亮線位置絲毫不差。所以吸收光譜的暗線與發(fā)射光譜的亮線一樣,都可以作為鑒別元素的標(biāo)志。基爾霍夫由此證明了太陽上存在著鈉。
夫瑯和費“暗線之謎”終于被解開。原來是太陽表面發(fā)出的白光,能產(chǎn)生連續(xù)光譜。當(dāng)白光通過太陽外圍的大氣時,太陽外圍大氣中的某些元素,會把連續(xù)光譜中相應(yīng)的譜線吸收掉。正是由于這個原因,當(dāng)初夫瑯和費接收的太陽光譜中才出現(xiàn)了暗黑的譜線。
在解開夫瑯和費“暗線之謎”以后,基爾霍夫和本生又用鐵作了實驗。鐵的光譜有60多條亮線,而在太陽光譜中60多條亮線的位置上,正好有60多條夫瑯和費暗線。由此說明太陽上有鐵。不久,基爾霍夫用同樣的方法,又證明了太陽光譜中h和k這兩條暗線是由鈣產(chǎn)生的,說明太陽大氣里存在著鈣。
兩位科學(xué)家竟然在離太陽1.5億千米之遙的地球上,測出了太陽的化學(xué)成分!真是了不起的成就。1862年,瑞典的化學(xué)家昂格斯特羅姆又證明了太陽上存在著氫元素。從那以后,天文學(xué)家們開始以光譜分析作為一種強(qiáng)有力的天文研究手段,“化驗”太陽的工作不斷地取得新的成果。
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