§ 178. Спектры поглощения атомов. Линии Фраунгофера

Наиболее характерными спектрами поглощения являются спектры паров металлов, состоящих из отдельных атомов. Пропустим свет лампы накаливания через сосуд с паром натрия. Мы обнаружим, что сплошной спектр лампы будет прорезан двумя узкими черными линиями, расположенными как раз там, где располагаются две узкие линии испускания светящегося пара натрия (рис. 327). Это наблюдение было сделано Кирхгофом, установившим общий закон, согласно которому линии поглощения атомов точно соответствуют их линиям испускания. Таким образом, спектр поглощения атомов так же характерен для них, как и спектр испускания, и может быть использован для целей качественного анализа.

Рис. 327. Спектр испускания  и спектр поглощения  пара натрия (схематическое изображение). Рисунок имеет цветной дубликат (см. форзац)

Закон Кирхгофа позволил истолковать одно наблюдение принадлежащее немецкому физику Иосифу Фраунгоферу( 1787—1826). Фраунгофер, наблюдая в 1817 г. спектр Солнца при помощи сделанного им спектроскопа с дифракционной решеткой, обратил внимание на то, что сплошной спектр Солнца содержит значительное число черных линий. Фраунгофер установил, что линии эти неслучайный всегда присутствуют в спектре Солнца настрого определенных местах (рис. 328). Линии эти, получившие название фраунгоферовых, не имели удовлетворительного объяснения вплоть до открытия закона Кирхгофа. Согласно этому закону линии Фраунгофера не что иное, как линии поглощения паров различных металлов, расположенных между источником сплошного спектра (яркой поверхностью Солнца, называемой фотосферой) к спектральным прибором. Пары эти составляют атмосферу Сатина, менее плотную и менее горячую, чем область фотосферы. Таким образом, спектр Солнца дает сведения о спектре поглощения  этих паров.

Рис. 328. Солнечный спектр с фраунгоферными линиями поглощения

Пользуясь законом Кирхгофа и сравнивая положение линий Фраунгофера с линиями испускания различных элементов, можно было установить, какие элементы входят в состав поглощающих паров. Таким образом, удалось установить состав атмосферы, окружающей Солнце, а следовательно, и наличие ряда элементов, входящих в состав Солнца.

Необходимо отметить, что спектральный анализ по спектрам поглощения паров имеет для астрономии не меньшее значение, чем анализ по спектрам испускания, ибо позволяет анализировать состав тел, испускающих сплошной спектр, но окруженных атмосферой из паров элементов.