光谱学是光学的一个分支学科，它研究各种物质的光谱的产生机器物质之间的相互作用。而光谱是一类借助光栅、棱镜、傅里叶变换等分光手段将一束电磁辐射的某项性质解析成此辐射的各个组成波长对比性质的贡献的图表。

人类观察到的第一种光谱，无疑是天空中的彩虹，自然界中另一个引人注目的光谱现象是极光。

从牛顿发现白光是由各种颜色的光组成的开始算起的话，人类对光谱的研究已经有350年的历史了。现在，光谱学的应用极为广泛而多样化。他提供了长度与时间的基本单位。同时广泛应用于分析工作、天文学以及卫星等各个领域。

今天我们来认识12位为光谱学的发展而努力的科学家，别说你只认识第一个......

对可见光谱所作的首次科学研究是1666年牛顿的著名色散实验，这是人类最早对光谱的研究。

通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的，可惜的是并未观察到光谱谱线。

1802年，英国科学家沃拉斯顿采用了窄的狭缝。发现太阳光谱中的7条暗线，这是光谱学的一个重大进展，因为采用狭缝的像进行研究要比针孔的像进行研究容易得多。但沃拉斯顿并未就此深入研究，错误以为是颜色的分界线。

德国物理学家夫琅和费（1787～1826），也独立地采用了狭缝，在研究玻璃对各种颜色光发折射率时偶然发现了灯光光谱中的橙色双线。

1814年，发现太阳光谱中的许多暗线；1822年，夫琅和费用钻石刻刀在玻璃上刻划细线的方法制成了衍射光栅。

图：夫琅和费线

夫琅和费是第一位用衍射光栅测量波长的科学家，被誉为光谱学的创始人。夫琅和费利用自己的狭缝和光栅得以编排太阳光谱里576条狭窄的、暗的“夫琅和费线”。夫琅和费线是光谱中最早的基准标识，对这些暗线的解释一直是其后45年中的一个重要问题。

来自海德堡大学的物理学教授基尔霍夫（1824～1887）给出了夫琅和费线的答案。他断言：“夫琅和费线”与各种元素的原子发射谱线处于相同波长的位置。这些黑线的产生是由于在太阳外层的原子温度较低，因而吸收了由较高温度的太阳核心发射的连续辐射中某些特定波长造成的。这种吸收与发射之间的关系导致他创建了现在众所周知的基尔霍夫定律。

德国科学家本生与基尔霍夫在19世纪60年代发展起实用光谱学，他们系统地研究了多种火焰光谱和火花光谱，并指出，每一种元素的光谱都是独特的，并且只需极少里的样品便可得到，这样，他们就牢固地建立起光谱化学分析技术。

并利用这种方法发现了两种新元素：铷和铯。这两种元素的发现是卓越的，因为他比门捷列夫提出的能预言未知元素的周期律还早10年。这是通过光谱分析方法发现的一些元素中的第一批元素。同时人类应用光谱技术共发现了18种元素。

他们研究了太阳光，并且首次对环绕太阳的大气层作了化学分析，指出环绕太阳的大气也是由地球上已知的那些元素组成的。1859年，本生和基尔霍夫还研制出了第一台实用的光谱仪。

1868年，瑞典物理学家埃格斯特朗发表了“标准太阳光谱”图表，记载了上千条夫琅和费谱线的波长，为光谱学研究提供了有价值的标准，而埃格斯特朗也被称为“光谱学的奠基人”。为纪念埃格斯特朗将波长的单位定为埃。

1882年，美国物理学家罗兰（1848～1901）研制出平面光栅和凹面光栅，获得了极其精密的太阳光谱，谱线多达20000多条，新编制的“太阳光谱波长表”被作为国际标准，使用长达30年之久。

从事天文测量的瑞士科学家巴耳末（英：ohann Balmer）找到一个经验公式来说明已知的氢原子谱线的位置，此后便把这一组线称为巴耳末系。

1889年，瑞典光谱学家里德伯（瑞典语：Johannes Robert Rydberg）发现了许多元素的线状光谱系，其中最为明显的为碱金属原子的光谱系，它们也都能满足一个简单的公式。

1896年，塞曼（英语：Pieter Zeeman）把光源放在磁场中发现了观察原子光谱在磁场中的分裂现象，并且这些谱线都是偏振的。现在把这种现象称为塞曼效应。

1897年，洛伦兹对于塞曼效应作了满意的解释。洛伦兹认为一切物质分子都含有电子，阴极射线的粒子就是电子。把以太与物质的相互作用归结为以太与电子的相互作用。

这一理论成功地解释了塞曼效应，与塞曼一起获1902年诺贝尔物理学奖。塞曼效应不仅在理论上具有重要意义，而且在应用中也是重要的。在复杂光谱的分类中，塞曼效应是一种很有用的方法，它有效地帮助了人们对于复杂光谱的理解。

尽管氢原子光谱线的波长的表示式十分简单，不过当时人们对其起因却茫然不知，一直到1913年，丹麦科学家玻尔才对它作出了明确的解释。

但玻尔理论并不能解释所观测到的原子光谱的各种特征，即使对于氢原子光谱的进一步的解释也遇到了困难。

来源：云之光照明微课堂

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