stringtranslate.com

Линии Фраунгофера

Длины волн зрительного спектра от 380 до примерно 740 нанометров (нм). [1] Провалы интенсивности наблюдаются в виде темных линий на длинах волн линий Фраунгофера (например, особенности G, F, b, E, B).

Линии Фраунгофера представляют собой набор спектральных линий поглощения . Это темные линии поглощения , видимые в оптическом спектре Солнца , и образуются, когда атомы солнечной атмосферы поглощают свет , излучаемый солнечной фотосферой . Линии названы в честь немецкого физика Йозефа фон Фраунгофера , наблюдавшего их в 1814 году.

Открытие

Солнечный спектр с линиями Фраунгофера, как он выглядит визуально.

В 1802 году английский химик Уильям Хайд Волластон [2] первым отметил появление ряда темных особенностей в солнечном спектре. [3] В 1814 году Йозеф фон Фраунгофер независимо 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] заметили, 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

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.

Именование

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

Спектральная освещенность Солнца измерена с помощью калиброванного спектрометра (Flame S-XR1-ES, Ocean Insight), оснащенного косинус-корректором. Измерение было произведено в солнечный день 13 июня 2022 года в полдень в Отериве, Швейцария (47°01′ с.ш. и 6°58′ в.д.). Для фотометрии и колориметрии стандартные измерения обычно проводятся в диапазоне 360–830 нм (выделенная область). Коррелированная цветовая температура (CCT): 5470 К.
Спектральная освещенность Солнца измерена с помощью калиброванного оптического спектрометра, оснащенного косинус-корректором. Некоторые характерные линии Фраунгофера и соответствующие им элементы указаны для расширенного видимого спектра (выделенная область на графике).
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.
Демонстрация эмиссионных D-линий натрия D 589 нм ( слева ) и 590 нм D 1 (справа) с использованием фитиля с соленой водой в пламени.

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 дублета кальция II в фиолетовой части спектра, важного 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 в отношении 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.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Старр, Сеси (2005). Биология: концепции и приложения . Томсон Брукс/Коул. п. 94. ИСБН 978-0-534-46226-0.
  2. ↑ Мелвин К. Уссельман: Британская энциклопедия Уильяма Хайда Волластона, получено 31 марта 2013 г.
  3. ^ 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.
  4. ^ Хирншоу, Дж.Б. (1986). Анализ звездного света . Кембридж: Издательство Кембриджского университета . п. 27. ISBN 978-0-521-39916-6.
  5. ^ Йозеф Фраунгофер (1814–1815) «Bestimmung des Brechungs- und des Farben-Zerstreuungs - Vermögens verschiedener Glasarten, in Bezug auf die Vervollkommnung achromatischer Fernröhre» (Определение преломляющей и цветодисперсионной способности различных типов стекла в зависимости от усовершенствование ахроматических телескопов), Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München (Мемуары Королевской академии наук в Мюнхене), 5 : 193–226; особенно см. стр. 202–205 и табличку после стр. 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 строкам 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» (О 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». Аннален дер Физик . 185 (1): 148–150. Бибкод : 1860АнП...185..148К. дои : 10.1002/andp.18601850115.
  9. ^ Г. Кирхгоф (1860). «Ueber das Verhältniss zwischen dem Emissionsvermögen und dem Absorbsvermögen der Körper für Wärme und Licht» [О соотношении между излучательной способностью и поглощающей способностью тел по отношению к теплу и свету]. Аннален дер Физик . 185 (2): 275–301. Бибкод : 1860АнП...185..275К. дои : 10.1002/andp.18601850205 .

дальнейшее чтение

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с линиями Фраунгофера.