吸收光谱是指什么(珠宝吸收光谱代表什么)

》一文zhōng讲到过牛顿牛顿的光学研究别开蹊径牛顿的光谱实验图1，发现光谱中有些暗线并记录了比较明显的七条（图2）。

本文目录一览：

1、珠宝鉴定书上吸收光谱是什么意思

2、吸收光谱，连续光谱明线光谱等光谱都是什么意思？

珠宝鉴定书上吸收光谱是什么意思

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我们在《如虚如实说 | 你知道光是怎么传播的吗？》

一文zhōng讲到过牛顿

牛顿的光学研究别开蹊径

牛顿的光谱实验

图1，牛顿的光谱实验

1666年，牛顿在一个小房间中把遮光的百叶窗关上，然后在窗叶上开了一个小kǒng（像墨子的小孔成像一样），小孔透入一缕阳光。接着，他在光线下放置了一层玻璃棱镜，他看见光线折射，分解成彩虹般的颜色:红、橙、黄、绿、青、蓝、紫（图1）。这就是光谱了。光谱中的颜色是连续渐变。

但当时数字7被认为具有神奇的性能，所以牛顿就用了qī色。1704年，牛顿发表《光学》（Opticks）一书，其中详细地描述了这个实验。但在接下来的100年间，人们并不知道光谱有什么用。

威廉·海德·沃拉斯顿

1802年，剑桥大学教授威廉·海德·沃拉斯顿（William Hyde Wollaston，1766-1828）发现光谱中的黑线。沃拉斯顿在家中的17个兄弟姐妹中排行第二，他的父亲是一位牧师，也是一gè业余天文爱hǎo者，还曾经编辑过一本星图。父亲培yǎng了他的科学爱好。尽管在剑桥大学获得了医学博士学位，沃拉斯顿hòu来还是决定专攻科学。

沃拉斯顿是当时英国最有名的科学家之一，曾经担任过英国皇家协会的秘书和代理主席。他有好几gè发现与发明。特别是他发现了元素钯（Palladium）和铑（Rhodium）。沃拉斯顿精通提炼各种金属材料，特别是俗称白金的铂（Platinum），也因此致富。

沃拉斯顿终身未婚，晚年留下遗嘱，将自己的部分资产捐赠给皇家协会，成立了一个以他冠名的奖金。这个奖延续至今。

沃拉斯顿仔细观察太阳光的光谱，发现光谱中有些暗线并记录了比较明显的七条（图2）。

图2，光谱中的暗线

弗劳恩霍夫

与沃拉斯顿同一时期的德国科学家弗劳恩霍夫也观测到了光谱中的暗线。

图3，弗劳恩霍夫和他制作的tiān文望远镜

约瑟夫·冯·弗劳恩霍夫（Joseph von Fraunhofer，1787-1825）出生于一个贫qióng的bō璃匠家庭。这个“冯”（von）在德语中用作贵族的头衔，是他成名后才加上去的。弗劳恩霍夫11岁时fù母双亡，只好去一家玻璃店当学徒。本来他很可能就此湮没。1801年，玻璃店失火。当地的大公（Prince-Elector Maximilian IV Joseph，1756-1825）率人去救火，把他从废墟里救了出来，接着还出资送他去技校上学，彻底地改变了他人生。

他学习数学和光学，很快就崭露头角。毕业后他在慕尼黑一家制造科学仪器的公司工作。他不但制订了一整套光学器件的生产工艺，而且开发出许多先进的光学设备，使慕尼黑一举成为欧洲科技重镇。他为俄国科学院制造的天文望远镜是当时最好的望远镜，为后来发现海王星奠定了基础（图3）。

图3，弗劳恩霍夫和他制作的天文望远镜在1812~1814年间，弗劳恩霍夫致力于研究色差。如图1所示，棱镜折射出不同的颜色。望远镜（特别是高倍数的望远镜）的镜片也会产生折射，从而导致测量误差。这一误差称之为色差。要消除色差必须精确地测定镜片的折射率。弗劳ēn霍夫在研究色差时注意到了太阳光的光谱中存在暗线，而且精确地cè量出了324条（今天科学家men已经发现了3000多条暗线）。

他还注意到这些暗线可以用作波长的标准，并用拉丁字母标记了较为突出的光谱线（图2）。因此光谱线就被称为弗劳恩霍夫线。这些暗线是zěn么来的呢？弗劳恩霍夫注意到“D”线和火焰光谱中的一条暗线重合(后来证明是钠元素的吸收光谱)，但他没有来得及进一步研究。

1817年，弗劳恩霍夫成功地设计了一个可以消除色差的镜片。他的设计一直沿用至今。我们的照相机用的就是这个设计。

1821年，弗劳恩霍夫设计出了第一个衍射光栅（Diffraction grating）（图4（a））。这个光栅可以分出260种颜色。接着他还设计了反射光栅（Reflection grating）（图4（b））。

图4，（上）衍射光栅（下）反射光栅

图4，（上）衍射光栅：光线通个棱镜折射形成不同颜色的光，再用带有小孔的遮光板检测出来；（下）反射光栅：光线在碶型的表面反射出不同颜色的光，再用带有小孔的遮光板检测出来。

1823年，弗劳恩霍夫被任命为慕尼黑物理博物馆馆长，并被授予教授称号。1826年，弗劳恩霍夫不幸病逝，终年仅37岁。

为了纪念弗劳恩霍夫的不朽功勋，1949年德国成立了以他命名的弗劳恩霍夫研究院（Fraunhofer-Gesellschaft）。今天，弗劳恩霍夫研究院下属75个研究单位，有29000员工，是世界上最富盛名的应用科学研究院之一（图5）。

图5，弗劳恩霍夫研究院在慕尼黑的总部

罗伯特·本生

光谱的发明还要归功于德国科学家罗伯特·本生（Robert Bunsen，1811-1899）（图6）。本生出身于一个知识分子家庭。他的父亲是语言学教授兼图书馆馆长，他的母亲是一位将军的女儿，对子女们要求很严格。本生17岁进入哥廷根大学读书，19岁就获得了博士学位。

本生早年研究化学。他的第yī篇论文是关于砷化物的。砷化物俗称砒霜，有剧毒。他发现砷化物加入氢氧化铁后就会变成无害de物质。几年后，他在做实验时反应釜忽然爆炸，他当场右眼失明，并且由于吸入大量砷化物，危在旦夕。他马上服用氢氧化铁，救了自己一命。

1841年，本生发明了锌-碳电池。这种电池比当时常用的锌-铂电池便宜得多。人们把它叫做本生电池，一直用了近百年。

接着本生又研究气体。他发现德国的钢铁厂用煤炭来炼钢，效率只有50%左右。他用实验证明用焦炭来炼钢，效率可提高到80%。这项改革使得德国的钢铁工业逐渐领先。

图6，罗伯特·本生

1857年，本生发明了本生灯。我们在《「如虚如实说」| 能量与能量转换之热能（二）》一文中曾讲到，不同的物质燃烧时会发出不同颜色的光。因此可以通过光的颜色来判断燃烧的物质。问题是许多物质自身的燃点很高，必须用其他燃料的燃烧来加热，然而这些燃料也会发光。本生精心设计了一个煤气灯（图7），在燃烧前，把煤气与kōng气按一定的比例混合，燃烧时产生一种高温但干净、无烟、几乎无色的火焰。至今本生灯还是化学实验室不可或缺的设备。我们家里用的煤气炉也是这样根据这个原理设计的。本生没有为这个发明申请专利，但他的名字却永远流传。

图7，本生灯在燃烧不同物质时会产生

本生用他的本生灯首先检测出钠化合物燃烧时发出橙黄色的火焰。也就是说钠化合物的光谱是橙黄色de。

接着本生与他的好友古斯塔夫·基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1822－1887）一起制chéng了世界上第一个分光光pǔ仪（图8）。这个光谱仪用本生灯（D）加热待测量的物质，火焰经过望远镜（B）传到黑箱（A）中。黑箱中放置着一个棱镜（F），棱镜的位置可以通guò调节棒（H）调节。在黑箱的另一侧是观察望远镜（C）。

利用这个光谱仪，基尔霍夫和本生发现了两种新元素:铯（cesium）和铷（rubidium）。铯的发现还有个故事。本生发现一种矿泉水与纯水的光谱不同，有一条暗线，这意味着水里存在另外一种元素。为了提取矿泉水中的微量元素，本生处理了40吨矿泉水，最后提取出50克铯。铯在28.5oC以上时是一种金色的液态金属，是原子钟的材料。根据这个思路，科学家们用光谱仪陆续发现了多种元素。

基尔霍夫还做出了突破性的发现:太阳光谱中的暗线是由于太阳大气中较冷的气tǐ吸收了特定波长的光而引起的。这xiē暗线现在被称为吸收光谱。

本生为人热情，不拘小节。他终生未婚。但有好几个出色的学生，是一位深受敬爱的教授。

基尔霍夫比本生小11岁。他早年研究电路理论，有两个以他命名的定律。我们在中学课程里都学过。他中年时就因病不良于行。40多岁时妻子又病逝了。他一人要照顾四个子女，十分吃力。后来就不能再做科研了。他也比本生早11年过世。

通过光谱和质谱都可以测量出物质的成分（参见《广东科学中心「院士说」 | 物质的成分、质谱和色谱》），但光谱更加简单，更加易于使用。

图8，本生（右）、基尔霍夫（左）和他们的光谱仪

到了1980年代，随着半导体技术的发展，光谱分析也前进了一大步。先是半导体芯片可以准确地测量chū吸收光谱，不再需要人工调试。接着本生灯也被激光所替代。这就是激光诱导击穿光谱（Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS）技术。

如图9所示，脉冲激光聚焦后轰击样品（sample）的表面形成等离子体（Plasma），等离子体发出的光通过一组镜片传到棱镜，棱镜的分光由半导体芯片读出。这一技术可以分析出样品的物zhì成分及含量。由于脉冲激光聚焦后能产生很高的能量密度，可以将任何物态（固态、液态、气态）的样品激发形成等离子体。因此LIBS技术可以分析任何物态、任何元素所构成的样品。LIBS现已在各行各业广泛yīng用。

图9，激光诱导击穿光谱（LIBS）原理图

2012年，“好奇号”（Curiosity）火星车登陆火星探索，采集了近20万个岩石和土壤的LIBS光谱（图10）。根据分析结果我们kě以肯定火星的地表与地球地表相似，火星是地球的姐妹星。

图10，火星地表的LIBS光谱分析

2021年5月，我国的“天问一号”火星车成功登陆火星（图11），上面也有LIBS。

图11，我国的天问一号火星车登陆火星

吸收光谱，连续光谱明线光谱等光谱都是什么意思？

1、发射光谱：由发光物质直接产生的光谱称为发射光谱.（1）连续光谱：由连续分布的一切波长的光组成,是炽热的固体,液体及高压气体发光产生的光谱.（2）明线光谱：由一xiē不连续亮线组成,是稀薄气体发光产生的光谱.每种元素的原子只能发生某些特定的谱线,称为特征谱线,不同元素的明线光谱不同,明线光谱又称原子光谱.2、吸收光谱高温物质发出的白光通过某种低温物质时,某些频率的光被低温物质吸收后产生的光谱叫吸收光谱.其特点是在连续光谱的背景上出现ruò干暗线.