太陽光和白熾燈光都是複色光,如前麵講的那樣,複色光通過三棱鏡分解為紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫7種單色光。光的顏色是由光的波長決定的,這7種單色光的顏色不同是因為它們的波長不同,在人的眼睛的視網膜上引起的視覺不同。

    人的眼睛是一種非常巧妙的器官,具有彩色照相機的全部本事。來自外界景物的光線經過眼睛前麵的晶狀體,就像經過照相機鏡頭那樣形成實像,這個實像恰好形成在眼睛後麵的視網膜上。視網膜上有許許多多的視神經細胞:一種是棒狀細胞,能夠分辨明暗;另一種是錐狀細胞,能夠分辨顏色。當一景物成像在視網膜上的時候,視神經細胞即感受到了明暗和顏色,並把自己的感受報告給“總指揮部”——大腦。這樣,人就看到了景物,其中包括錐狀細胞報告的信息——景物的顏色。

    然而,眼睛的本事畢竟是有限的,隻能看見波長0.39-0.76微米範圍的白光一家。前麵講過,紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫這7種色光組成一條豔麗的彩帶,我們把它叫做光譜。這是白光的光譜,人眼睛能看見的,隻有這一家子。正因為這樣,白光的一家叫做可見光。這一家子的左鄰右舍,還有許許多多看不見的光線。在7色彩帶紫光一端的外邊,有比紫光波長更短的紫外線;在7色彩帶紅光一端的外邊,有比紅光波長更長的紅外線。這些都是波長比可見光或長或短的不可見光線。

    白光是由7種不同的單色光複合成的,每一種單色光都有一定的頻率和波長。

    其實,這7種單色光中的每一種色光,也都不是很單純的。以往人們所獲得的任何一種單色光,都不是嚴格的隻含有一種頻率的光子,換句話說,不是單一波長,而是具有一個波長範圍。既然複色光能夠分解成單色光,那麽,具有一定波長範圍的單色光能不能再分解呢?也能分解。不過,單色光分解後,不會出現一段連續的彩帶,而是形成一條條分立的亮線,叫做譜線。

    譜線究竟是怎麽回事呢?

    熾熱的固體、液體或高熱氣體發光所形成的光譜,是由紅到紫一切波長的光組成的連續彩帶,因而稱為連續光譜。白熾電燈發光,燈絲溫度達2000℃左右,這是熾熱的固體發光。熔融鋼水發光,溫度也達2000℃左右,這是熾熱的液體發光。這些東西發出的光,通過三棱鏡形成的都是連續光譜。

    一束光,如果隻含有一種或幾種波長的不連續的光波,光譜就是另一種樣子了。譬如說,由稀薄氣體或蒸氣在高溫下發光形成的光譜,就是由一條或若幹條不連續的明線所組成,因而叫做明線光譜。例如,把鹽類粉末放在煤氣燈或酒精燈的火焰中,鹽類在高溫下分解,其中金屬蒸發後的熾熱蒸氣也會發光。這種火焰發出的光色散後,除了火焰本身形成的微弱的連續光譜外,還在連續光譜的背景上出現由熾熱的金屬蒸氣發光形成的一些明線。采取封閉玻璃管內稀薄氣體輝光放電的辦法,也能得到這種氣體的明線光譜。

    明線光譜是遊離狀態的原子發光產生的,因而叫做原子光譜。各種物質的原子都有一定的明線光譜;原子不同,明線光譜也不同。每一種原子在發光時隻能發出它獨有的、具有原子本身特征的那些波長的光。由於這個緣故,明線光譜的譜線就叫做該元素原子的特征譜線或標識譜線。

    和明線光譜相反,高溫物體發出的白光,穿過溫度較低的蒸氣或氣體之後形成的光譜,在連續光譜背景上分布有許多暗線,這種光譜叫做吸收光譜。例如,弧光燈發出的白光穿過低溫的鈉的蒸氣,經過棱鏡色散以後形成的光譜就是吸收光譜,即背景是明亮的連續光譜,而在鈉的黃色特征譜線的位置處出現了暗線。同樣的,白光穿過別的元素的低溫蒸氣,則在連續光譜的背景上該元素的特征譜線位置處,就會出現這種元素的相應的暗線。各種原子的吸收光譜中的每一條暗線,都跟該種原子的發射光譜中的一條明線相對應。這表明,低溫氣體原子所能吸收的光,跟這種原子在高溫時所能發出的光是一致的。

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