Спектры поглощения газов. Опыты Кирхгофа

Прозрачные вещества поглощают часть падающего на них излучения и в спектре, полученном после прохождения белого света через такие вещества, часть цветов исчезает, т. е. появляются темные линии или полосы поглощения. Такой спектр называется спектром поглощения.

Большой интерес представляет изучение спектров поглощения одноатомных газов, имеющих линейчатые спектры испускания. Какие лучи будет поглощать такой газ, если через него пропускать белый свет?

Впервые исследования такого рода в 1854 г. выполнил Г. Кирхгоф. Он вводил в пламя газовой горелки источник паров натрия (металлический натрий в маленьком тигле) или асбест, смоченный раствором поваренной соли. Пламя горелки при этом приобретало характерную желтую окраску, соответствующую излучению паров натрия, а в спектре этого излучения были видны две близко расположенные светлые желтые линии (рис. 34.13, а). Затем перед горелкой помещали дуговую лампу таким образом, чтобы свет от дуги мог попасть в щель спектроскопа только пройдя сквозь пламя горелки. В спектре белого света от электрической дуги при этом получались две темные линии (рис. 34.13, б) как раз в том месте, где находились желтые линии спектра испускания паров натрия.

Возникновение этих линий объясняется тем, что атомы натрия из всех проходящих лучей поглощают те, которые сами способны излучать. Поглощая желтые лучи из света дуги, пары натрия продолжают, конечно, сами испускать желтый свет. Однако температура дуги значительно выше, чем температура пламени горелки, и дуга дает более яркий спектр, на фоне которого желтые линии паров натрия кажутся темными. Таким образом, желтый свет по-прежнему есть в таком спектре: если погасить электрическую дугу, на экране будет ясно виден спектр паров натрия в том месте, где были видны темные линии.

Такое явление обращения спектральных линий наблюдается в спектрах испускания и поглощения газов и паров многих других элементов и выражается законом Кирхгофа: всякое вещество поглощает преимущественно те лучи, которые само может испускать.