什么是谱线？
当牛顿首次对谱线进行研究时，曾认为光谱是连续的，也就是说光
谱中毗邻的两种谱线之间是紧密排列而不存在任何间断的。而实际上，
各相邻谱线间的确存在间断。科学家们一直对像牛顿这样伟大的科学家
竟会出现这样的疏漏而感到迷惑不解，但我们应该想到，牛顿在当时落
后的科学条件下是有可能因为实验仪器的原因而无法观测到这些间断
的。而1802 年，英国科学家威廉·海德·渥拉斯顿却观测到了这些谱线
之间的缝隙，并做出翔实的记录，但他依然未能对此进行深入的研究。
尽管前人给我们留下了很多有待于解决的问题，但随着能够产生光
谱并对其进行研究的科学仪器的出现，我们已经具备了解开这些谜团的
充足条件。迄今为止，我们已经学会了如何使光束穿过一条缝隙后形成
光谱，并能够在该光谱上较为清晰地分辨出各毗邻谱线间的缝隙，也就
是说，我们已经掌握了得到近似连续光谱的手段。即使如此，在现有条
件下得到的光谱仍然无法包含所有颜色的谱线，这些实际存在的谱线映
射于光谱上时，只是一道黑线或是一条黑色的缝隙而已。
1814 年，德国物理学家约瑟夫·冯·夫琅和费利用当时最先进的设
备得到了一束更为完整的光谱，在这束光谱上有近600 种不同颜色的谱
线（当代科学家们已将这一数字上升为1 万种）。起初，人们称其为“夫
琅和费谱”，而现在人们则称之为“谱线”，这些谱线一经发现，就被
证明具有极重要的意义。
不同的物质在燃烧时发出不同颜色的光，例如，钠元素在燃烧时发
出黄光，钾发出紫光，而锶和钡在燃烧时分别发出红光和绿光等等。这
些元素可被用来制作成盛大庆典上燃放的焰火。
1857 年，德国化学家罗博特·维霍姆·本生研制出一种能使各种物
质充分燃烧的喷灯。如果利用这种喷灯对某种化学物质进行加热时，将
发出不与其他燃烧物相混淆的光线。
本生的合作伙伴、德国的物理学家古斯塔夫·罗博特·科彻霍夫利
用本生喷灯对各种化学物质进行燃烧，并通过对这种特殊的光线进行研
究时，发现各种物质燃烧时产生的光谱并非是连续的，而是由各自分散
的独立的谱线组成的，进而，他还发现每种不同元素（每种不同的原子）
燃烧产生的谱线具有自己独特的形式，这样光谱中各颜色的谱线就只代
表某种特定的物质。利用这一发现，人们可以对矿石中各种物质的存在
进行分析。
如果人们对一块矿石进行高温加热时发现了某种从未见过的谱线，
那也就意味着这种矿石样品中存在某种未知的元素成分。通过对该样品
进行特殊处理，使其中未知元素产生的谱线在光谱中所占比例越来越
大，将会最终提炼出这种元素，科彻霍夫正是利用这一原理分别于1860
年和1861 年发现了铯和铷。这两种元素都是根据其谱线的颜色命名的。
铯在拉丁语中意思是“天蓝色”，而铷的意思是“红色”。
科彻霍夫对光谱进行了更深入的研究，他设法使太阳光穿过钠的蒸
气，此时他发现钠蒸气吸收了一部分太阳光，并使太阳光谱中某些谱线
变成了黑色。由此，他得出这样一个结论，即如果蒸气的温度低于一个
光源发出的光的温度，那么它肯定会吸收这部分由于自身温度升高而发出的光谱。也就是说，当某种物质本身温度较高时，这种物质产生的谱
线将映射在较为黑暗的背景上。反之，如果这种物质本身温度较低，其
谱线也将映射在较为明亮的背景上，并吸收一部分背景光。正是根据这
一理论，人们才首次发现了存在于金星和火星大气层中的二氧化碳。
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