【中華百科全書●科學●光譜學】

楊籍富

【中華百科全書●科學●光譜學】

 

光譜學是測量譜線頻率和強度，分析與研究譜線的分布和成因，從而探討發射體的化學成分與內部結構。

 

光譜分為兩種，一為發射光譜，另一種為吸收光譜。

 

物質受外界因素刺激而進入受激態，不穩定而回復基態時所釋出的電磁波，經色散儀器所形成的光譜，稱為發射光譜。

 

上述外界刺激一般包括熱能、放射能、粒點撞擊，和電磁場作用等。

 

發射光譜呈光亮線條，假如一物質能放出連續波譜，或至少於某一波段是連續的，經過一種吸收物質再用分光儀器分析之，每見多條黑暗條紋而背景光亮，此即為吸收光譜。

 

此種條紋的波長是吸收物質的特性，與其能階分布、壓力和溫度有關。

 

其成因由於此波長的能量被吸收而其他成分可以通過。

 

無論發射光譜或吸收光譜，其頻率可以用下式計算：Ei－Ef=hν;Ei－Ef是參與放射或吸收的能階的能量差，h為郎蒲克常數，ν是頻率。

 

光譜學大概始於牛頓時代，西元一六七二年，牛頓首先利用稜鏡研究太陽光，其各成分波在稜鏡內前進速度不同，此稱為折射。

 

折射率因波長而異，在可見光波段內，波長愈短則折射率愈大。

 

紫光之偏向角最大。

 

稜鏡功能在於分散各成分波，稱為色散現象。

 

其後在十九世紀末期，Frauenhofer等發現在太陽的連續光譜裡有很多暗線，其他天體亦然；

 

不過暗線位置稍為不同，顯示表面有不同成份。

 

這是吸收光譜研究之始，今日已成為分析星體化學成分的主要工具。

 

色散儀器為波譜儀裡主要工具，其目的在於分離不同波長的各成分，可見光波部分可用稜鏡。

 

光柵用途較廣，多用以研究紅外線、紫外線或可見光光譜。

 

波長更短部分如X光，必須應用晶狀固體。

 

譜線成因是由於物質具有分立的能階，各種原子、分子有其獨特的能階分布。

 

能階之間的相互躍遷即產生譜線，其波長由能階間能量差距決定。

 

相反研究譜線可計算出能階分布。

 

電磁波波譜以波長區分為下列各部：(圖1)(老瑞澄)

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=10183