有一天,基尔霍夫对自己的同事说:“本生,你知道我老是在想……”
“老是在想新元素,是不是?”本生打断他说。
“不是,真不是,我是在想夫琅和费线。它们到底表示的什么呢?为什么明亮的太阳光谱会全部被那些黑线弄得花花搭搭的呢?许多东西咱们都解释清楚了。可是这些黑线是从哪儿来的,还没弄明白。”
“对,是这样。不过说实在的,我现在对新元素兴趣更大。”
“不,你想想,本生。钠的黄线和太阳光谱上的黑线D,总是占着同一的位置,这到底为什么?我认为这绝不是巧合,它们之间一定有联系。”
这次谈话以后,遇到第一个晴朗的日子,基尔霍夫就仔细研究起太阳光谱来。他老早就在分光镜里配上了一把有刻度的标尺。所以现在每一条谱线总是出现在标尺的一定度数上,决不会错认成别的谱线了。
直射的太阳光线涌进了平行光管的管缝。三棱镜后面展开了一条又大又亮的连续光谱。光谱上一条明线也没有,只见一段段不同的颜色,慢慢地从一种变成另一种。一些短短的,黑色的夫琅和费谱线,像栅栏一样,横断在光谱的明亮背景上。基尔霍夫在标度上找到了黄色钠线的度数;钠线本身呢,这里当然找不到。可是就在钠线的度数上,出现了一条很粗的黑线——双线D。
接着,基尔霍夫遮住了日光,在平行光管的管缝前摆了一盏本生灯,并向灯焰里送进了些钠盐。现在凑着管口窥看时,那彩色斑斓、华丽悦目的太阳光谱不见了,代替它的是一对孤零零的黄线。
这时候,基尔霍夫的脑海里出现了一种有趣的想法。跟着就作出决定说:
“我现在要把日光也送进缝里去。我要在同一时间,把本生灯放在平行光管前面,又让日光也照进管里。看看两种光谱彼此重叠的情形,一定很有趣味。”
为了叫明亮的日光不致完全掩盖钠的火焰,他在日光的进路上安置了一块磨砂玻璃。让柔和无力的日光照在灯焰上,再从那里,同白热的钠蒸气所生的黄光一道射进缝去。
这时候,分光镜里是怎样一种情景呢?
分光镜里出现了一条不太明亮的普通的太阳光谱。只有一个特点:钠谱线在夫琅和费线D的位置上,照得很明亮。两种光谱果然重叠在一起了。
基尔霍夫把太阳光的亮度稍微加强了点,钠的谱线仍在原处,没有变动。最后,他让太阳的全部直射光线通过钠的火焰,射进缝里。
这时候,往分光镜里一看,他不由得惊叫起来。原来明亮的钠线忽然失踪,却有一条很粗的黑线出现在那个位置上。灯焰虽然和原先一样,发射着很强的黄光,光谱里钠线的位置上却出现了个黑黑的空隙。
基尔霍夫震惊了。
尤其使他惊奇的是,黑线D现在是空前的清晰,比平常黑得多,并且比一切别的夫琅和费线,看上去都更醒目。可是这时候,白热的钠蒸气所发的明亮光线,由于三棱镜的折射作用,仍旧在从灯焰那里朝着黑线D的地方飞来。(www.xing528.com)
明亮的钠线,会在强烈的太阳光谱的背景上,显得比平常更苍白,这,基尔霍夫是一点也不奇怪的。因为灯焰比在太阳光跟前,是弱得太多了。可是钠线竟完全失踪而变出黑线D来,并且这黑线还黑得异常醒目,这就真是一个谜了。
基尔霍夫离开分光镜,沉思着走到窗前,喃喃自语地说:
“好像我们手头就有解答这个有趣问题的钥匙。”
发现本生不在实验室,基尔霍夫就请助手拿出发射石灰光的仪器,摆在分光镜前面。
要产生石灰光,得从两根管子,同时放出氢和氧两种气体,再点上火。氢在纯氧里燃烧会产生高热。把高热的火焰射到纯石灰棒上,石灰就被烧红,发出耀眼的光。
用这种方法来得到光,是英国人德鲁蒙得的发明。所以石灰光又叫德鲁蒙得光。
赤热的石灰,不能像发光的蒸气一样,产生一条条的明线,只能产生没有明线的连续而均匀的光谱。这光谱很像太阳光谱,不同的是上面一条黑线也没有。
但基尔霍夫要用石灰光做什么呢?
他要叫石灰光扮演人造太阳。
基尔霍夫决定让石灰光先通过含钠的火焰,然后进入分光镜。因为他想看看钠的黄线,在石灰光的连续光谱上,会有什么变动:是和在明亮的太阳光谱上一样呢,还是另外一种样子。
一开始,他把石灰光直接射进缝去,不让它先经过黄色的含钠火焰。
分光镜里展开了一条清洁的连续光谱,上面的明线黑线全都没有。这时候,他就拦断石灰光,把一个饱和了盐的灯焰,推到缝前来了。
石灰光谱的黄色部分,马上出现了一条很清楚的双黑线D。
“人造夫琅和费线原来是这样!”基尔霍夫自言自语地说。“这里面的道理,我好像搞通了。要使光谱里出现黑线,得叫光通过另外一种发光的物体,通过一种炽热的蒸气。事情很明显,钠的火焰不但自己发射黄色光线,还吸收外来的黄色光线,也就是来自另一光源的同色光线。它会截留它,不让它进到缝里。石灰光谱上会有黑线出现在外来黄光的位置上,就是这个道理。当然,灯焰本身所生的黄色光线,还能射到这个位置上。但比在强烈的石灰光跟前,它就太弱了。因此,对我们眼睛来说,出现在石灰光或日光的明亮光谱上的那个黑黑的空隙,还好像是没有受到照明。”
这时候,本生回来了,看出他的朋友十分激动。基尔霍夫呢,见了他就抢着把自己的发现告诉他,话说得又急又没有条理。为了把夫琅和费线产生的情形,演给本生看,还一口气把全部实验重做了一遍。
“这些谱线都是我造的!”他说。“现在,实验员先生们可以在实验室里,随意制造夫琅和费线了!原来是这么回事!”
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