| 光谱的发展史 |
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作者：佚名 来源：化学教育资源网 加入时间：2006-7-9
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彩虹的壮观景像已无需说了，就是看到日光照射在玻璃片上所闪烁出来的七种颜色，就能使观者感到莫大的惊异、无限的兴趣和高度的赞美。
“它的光辉像雨后云端上显现的彩虹，有如见到了上帝耶和华的圣光……。”
这是在旧约圣经中诗人的歌颂。然而，天空中的彩虹曾引起过多少人的兴奋和思考呢？又有多少人无动于衷呢？
最早指出彩虹的七种颜色和玻璃片的七种颜色是同一种道理的是罗马哲学家塞内加（Lucius Annaeus Seneca，约公元前3年～公元后65年）。那么，这七种颜色究竟是从哪里来的呢？
牛顿
“自然和自然规律笼罩在一片黑暗之中，上帝说：‘让牛顿出世吧！’
于是，一切都变得明朗了。”这是亚历山大·蒲柏（Alexander·pope）对牛顿的赞颂。
揭开七色的这个奥秘是牛顿。关于牛顿的实验是人们所熟知的：从暗室窗上的小孔射进一束光线。并在途中安放一三棱镜。光线经过三棱镜就改变了方向。不仅如此，当把它照射在白色墙壁上时，还反映出带有赤、橙、黄、绿、青、蓝和紫色的光带。牛顿对此解释说：所谓白色光线是由赤到紫的各种光线聚集起来的。同时，由于各种光线的折射率并不相同，因而可以利用三棱镜依照其不同而把白色光线分解成为各种不同成分。同样，如果把这些各种成分的光线集聚起来，则又可合成为白色光线。牛顿的实验证实了这个事实。这是光学史上的一个伟大发现。当时的牛顿是24岁。这是1666年发生的事。光谱这个名称，也是牛顿根据光的光带而命名的。
武拉斯顿 此后，140年的漫长岁月过去了。到1802年时，英国有位武拉斯顿（William Hyde Wollaston，1766～1828），他是伦敦的临床医生兼科学家。做为化学家来说，他曾经发现过钯和铑两种元素；又由于分析了草酸钾，而对倍比定律的发现做过一定贡献。做为物理学家来说，除发现下述的黑线以外，还发现了紫外线，研究过电磁效应。在矿物学方面他设计出第一台反射测角仪。此外还曾在天文学、生理学和植物学等方面也都有些贡献。他确是一位罕见的博学之士。
1802年，武拉斯顿发现在太阳光线的光谱中存在有黑线。黑线数有七条。但是这种黑线说明什么问题呢？尚未能解决，也就是说尚未能掌握这把解释宇宙奥秘的宝贵钥匙。假若这种黑线出现在140年前牛顿的眼前，即使是稍微注意观察一下的话，又将会出现什么结果呢？只是由于条件不同而造成了龃龉的事实，无论对于人类的宇宙探究史来说，或者对于牛顿的光辉生涯来说，都确是一件千秋遗憾的事情。
伏朗霍费 在武拉斯顿发现后的12年，太阳光谱的黑线又出现在伏朗霍费（Joseph von Fraun-hofer，1787～1826）的眼前，并且显示得十分明确。伏朗霍费并不知道武拉斯顿的工作。他是用透镜测试折射率时偶然发现的，而查其数目竟达700条以上，其中特别明显的黑线有八条，分别标记为A、B、C直到H。伏朗霍费还进一步了解到：这些黑线的位置均为一定；不管用何种玻璃制的棱镜都无变化；不直接用太阳光，即使用月光或金星的光也都是一样的。但是用天狼星等恒星的光谱时，数字和位置则分别发生变化。概括这些现象可知，产生黑线的原因并不在于别的，而是在于太阳光线本身。他注意到必须由此来寻求答案。
伏朗霍费是立志于勤奋自学中的一个。他在1787年生于巴伐利亚的施特劳宾（Straubing），是一个贫穷玻璃工人家的第10个孩子，11岁时失去父亲，被一个制镜业者所雇用，从此便开始了社会生活。厂房的倒塌曾把他压在底下，好不容易才脱险，然后就自己开办玻璃行业，同时还自学光学和数学等。后任光学研究所的技师，又继任慕尼黑科学院的物理研究室教授。1826年6月，这位前途有为的科学家，竟在刻着“使星星接近自己的人”的墓石下永远长眠了。
伏朗霍费是当时独一无二的玻璃加工名手。他所制作的透镜和棱镜都是光学实验上的珍品。上述的武拉斯顿使用的棱镜就是他的作品（但从伏朗霍费的年龄计算，可能稍有出入），后来本生、基尔霍也都曾使用过。他自己所以能够测出700条黑线，当然也说明是由于这种高超技术发挥作用的结果。
伏朗霍费还曾在光学上做出了很多贡献。如制作过反射望远镜、太阳仪和消色差棱镜，尤其是对衍射现象的研究和衍射光栅的制做，并用它来测定太阳光谱中黑线的波长等方面，确实是建立了显赫功勋。
这里需要介绍的是伏朗霍费用酒精灯加热食盐，在检查其火焰的光谱时发现闪烁着一条黄色的光，它正好跟太阳光谱中的D黑线的位置相一致。以后则由别人的实验所证实。对于钠以外的其它金属，当强热其化合物时，在所产生的火焰中都分别显示出了该金属的独特颜色。当用棱镜检查这些有色的火焰时，还发现有一条乃至数条明亮的线。
这就是说，一方面在由红光到紫光的两端之间，在某些位置上缺少某种颜色的太阳光谱的光；另一方面，在某些地方只闪耀出某种颜色的金属光谱。在这两种光谱之间，一定存在着奇妙有趣的关系。
佛科 这个问题引起了巴黎的物理学家佛科（Jean F.L.Foucault，1819～1868）的重视。1849年，佛科首先用实验证实了太阳光谱的D黑线和钠的黄色谱线是正好一致的，验证了伏朗霍费的主张是正确的。根据这个事实，他认为在太阳光线里，可能不存在钠盐所显示出来的光。
为了用实验验证这种想法，佛科在太阳光线的线路上放置钠焰（食盐加热），然后用棱镜分解检查其光谱，结果与D黑线多少要亮些的预想相反，实际上是更暗了。这确实是个谜，但又是一个不能轻易放过，而又不易解决之谜。
这个不解之谜，在无人知晓的年代里年复一年地虚度过去了。最后，终于轮到由本生登场演出的场面了。
旧约圣经里的虹
上述两句诗是从旧约圣经里引来的。另外，在“创世记”开始的地方，也曾有关于虹的记载。“创世记”的第九章里说：在大洪水泛滥之后，在诺亚（Noah）及其孩子从方形舟出来时，上帝约定通过彩虹向他们祝福。
“让牛顿出世吧！”的原文
Nature and Nature‘s Laws Lay hid in Night：
God said， Let Newton be! and all was Light.
—Pope，Epitaph for Sir Isaac Newton,
诗人蒲柏（Alexander P.1688～1744）曾经写过许多格言式的诗句。
牛顿和化学
牛顿对化学的贡献，间接的贡献除上述的光谱和元素的识别之外，还有对万有引力和亲和力的考察，以及粒子学说和原子运动的假说等。但直接的贡献不多。在仅存的记录中化学方面有牛顿的易熔合金（铋52％、铅32％、锡16％、熔点为95℃）；有从硫酸与酒精制取醚等。
塞涅卡
父是罗马的著名的修辞学家，塞涅卡是诗人兼哲学家。当时克劳修斯皇帝的阿古莉皮娜皇妃为教育皇太子奈路曾雇用了他。后来，为奈路皇帝所疑恨而被判处死刑。著书有《Naturales Quaestiones（自然的探究）》七卷，内容涉及天文、气象和地理等。
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