前面已经说过，牛顿一直在研究太阳光，并发现其透过棱镜可以被分解为彩虹中包含的几种颜色。这是一个奇异而富有美感的现象，并且随着时间的推移，光学在天文学中被更广泛地运用，可以通过它去探究星体的构成。
约瑟夫·夫琅和费在1814年发明了光谱仪，该仪器中安装有极高分辨率的棱镜。通过光谱仪可以研究那些来自不同光源的光线透过棱镜所产生的光谱。
夫琅和费使自然火发出的光线穿过光谱仪来检测试验效果。火光被分解为彩虹中所包含的光色，然而特殊的是，在橙色色调的中间出现了极为明亮的一条线。
这时他灵机一动，认为一定有某个原因来解释检测出的火光特殊的光谱图。于是夫琅和费将光谱仪指向太阳，看看太阳光线的光谱是否也会出现类似的橙色亮线。出乎他意料的是，太阳光线的光谱图并没有太大不同。虽然没有出现与火光光谱相同的橙色条纹亮线，但是有遍布各个色调的574条暗线。
不幸的是，夫琅和费并没有足够的时间来探究这些细节。在制造透镜的那段日子，他与许多其他玻璃厂工人一样，由于长期暴晒在含有重金属的蒸汽中而慢性中毒，最终于1826年逝世，终年39岁。
十八年后的1844年，罗伯特·本生试图展开对加热金属盐后其不同火焰产生的“放射光谱”（该专业词汇用以描述彩虹色的线条图谱）的研究。本生得知，在燃烧不同种类的化合物时，它们各自会发出不同颜色的光，这种特性可以作为不同金属盐之间的区分标准。
不过，本生遇到了一个问题：要如实观察每种金属盐燃烧时的火焰颜色，就必须确保火光仅来自实验材料本身，而非来自其他引火材料。
本生意识到，若想获得不受任何变量影响的金属盐火焰，就需要一种完全不可见的火焰来引火。在前人其他设计的基础上，本生在1859年发明出了一种燃气装置，其火焰非常洁净，温度很高而且颜色透明。如果各位还保留着中学实验课上的记忆，就会想起来这就是著名的本生灯。
本生灯的火焰温度可以达到800℃，非常便于在家中使用：只需要一根管子，就可以产生可调节的透明火焰，不需要烤箱或其他会让屋子里乌烟瘴气的固体燃料。这是历史上第一个完全可操控的火焰装置，可以满足不同实验对热源的要求。
本生的好友，物理学家古斯塔夫·基尔霍夫意识到，利用本生灯装置的原理可以研发一种新型光谱仪，在实验过程中过滤掉外在环境的光源，减少外因对最终观测结果的影响。这样一来，它们可以使用新型设备，以更高的精度来研究夫琅和费前期在光谱中发现的暗线。
两位科学家继而开发出了这种分光仪。将一束光投射到暗盒内，这样周围的光源便被阻挡在外，不会影响实验材料的光谱图。
设备就绪后，他们便开始着手不同元素及化合物的分析工作。本生先使用新型引火器加热普通的食盐样品，发现在光谱中的黄色区域有黑色的线条。第二天，他又使用锂做了同样的实验，这次在绿色、黄色、红色和蓝色区域重复出现了黑色的线条。就这样测试了多种不同物质后，本生观察到每一种元素或化合物在光谱中出现黑色线条的位置各有不同。(www.xing528.com)
当他的好友基尔霍夫得知这一实验结果后意识到：先前夫琅和费的太阳光光谱中之所以在各个颜色区域都出现了暗线，是因为太阳中的化学物质在燃烧时产生了这些光线。比如，在太阳光光谱的黄色区域中也观察到了黑线，与燃烧锂后得到的光谱相同，这就意味着太阳大气中存在锂这种物质。
为了验证这一假设，本生与基尔霍夫将太阳光经过本生灯的火焰后投射到分光仪的暗箱中，而后在火焰上加热盐，发现盐燃烧后产生的光谱与太阳光光谱中的某些线条完美重合，这也就证明了构成太阳与其他恒星的物质都能够在地球上找到。
在一封写给好友亨利·罗斯科的信中，本生解释说他与基尔霍夫不分昼夜地进行实验，在火焰中引入了他们能在手头找到的所有物质，以完成一个目录，用来比较不同材料之间光谱的区别，然后对太阳光谱中存在的574条暗线进行对照。最终两位科学家在1859年发表的著作中写下了这样的结论：“太阳光光谱中那些并非由地球大气物质造成的暗线是由太阳炽热的大气中存在的物质引起的，而这些元素的光谱图中明亮区域的位置是一致的。”
这个发现给哲学家奥古斯特·孔德一个很好的教训，因其在1842年曾表示：“在所有的物体中，我们对于行星的了解是最单一的。虽然现在可以确定它们的形状、质量、运行轨迹，以及它们与地球之间的距离，但是人类永远不可能了解到一个星体的化学或矿物结构，更不用说它们表面有组织性的生物了。”
那时，人们已经在太阳光谱中发现了574条暗线并识别出了部分物质。而今，在两个世纪的技术改进后，我们已然了解了成百万计的元素。
直到发现氦元素，人们才有可能了解到构成太阳的物质中90%是氢气，10%是氦气，以及其他比重相对大一些的元素。
光谱学说彻底改变了人们对天空的认识与研究。几千年来，我们为那些天空中的亮点着迷，撰写无数传说。而从这一刻起，人们清楚地了解到夜空中的星体到底是由何构成的。此外，这些新发现也意味着天文学家们的角色开始发生变化。为了破译宇宙中的秘密，仅仅研究天体的运行轨迹已经不够了。以前由于牛顿定律，物理学被纳入天文学范畴，现在化学也开始在这一领域发挥作用。
您现在是不是觉得了解一些光学知识是有帮助的？
这种识别新元素的方式十分有效，人们还在太阳上首次发现氦气，而非地球。天文学家诺曼·洛克耶和化学家爱德华·弗兰克兰德在太阳光光谱的黄色波段中发现来自钠元素的两条线之间，出现了一条未被识别的线。天文学家爱德华·弗兰克兰认为它来自一种未知的元素，并将其命名为氦气，这个名字来自古希腊人对太阳的称呼[1]。直到1882年，物理学家路易吉·帕尔米耶里在分析来自维苏威火山的一块熔岩样品燃烧光谱时，才第一次在地球上的物质中检测出氦元素。
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