色光谱

光谱是指光波由原子内部运动的电子所产生的现象。不同物质的原子内部电子运动情况不同，因此它们发射的光波也不同。研究光谱的现象和特性具有重要的理论和实际意义，形成了专门的学科——光谱学。

分光镜的构造原理

分光镜是用于观察光谱的工具，其构造原理如图所示。分光镜包括平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B。平行光管前部设有可调宽度的狭缝S，位于透镜L1的焦平面处。进入狭缝的光线经透镜L1折射后变为平行光束，照射至三棱镜P。不同颜色的光经过三棱镜后沿着不同的折射方向射出，并在透镜L2后面的焦平面MN上汇聚成为不同颜色的像（谱线）。通过望远镜筒B的目镜L3可以看到放大的光谱图像。若在MN位置放置照相底片，则可拍摄下光谱图像。这种配备摄谱仪的光谱仪器被称为摄谱仪。

发射光谱

发射光谱指物体发光直接产生的光谱。发射光谱分为两种类型：连续光谱和明线光谱。连续光谱是一种包含从红光到紫光的各种色光的光谱，常见于炽热的固体、液体和高压气体。明线光谱则是仅含有不连续的亮线的光谱，常见于稀薄气体或金属蒸气。明线光谱也被称为原子光谱，可通过光谱管或燃烧固态或液态物质的方法观测。每种元素的原子都有特定的明线光谱，这些谱线被称为原子的特征谱线，可用于物质鉴定和研究原子结构。

吸收光谱

吸收光谱是高温物体发出的白光通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。例如，钠气的吸收光谱表现为在连续光谱背景下出现的暗线。每种原子的吸收光谱中的暗线均与其发射光谱中的明线相对应。吸收光谱中的谱线同样是原子的特征谱线，尽管数量较少。

光谱分析

光谱分析是根据光谱来鉴别物质和确定其化学组成的一种方法。它可以利用发射光谱或吸收光谱来进行。光谱分析具有很高的灵敏度和准确性，常用于检测痕量元素和研究天体化学组成。

彩色光谱及光谱学

彩色光谱是复色光经过色散系统分光后按照波长大小排列而成的图案。光谱学积累了丰富的知识，并且已经成为一门重要学科。每种原子都有其独特的光谱，类似于人类的“指纹”。这些光谱线系与原子结构密切相关，是研究原子结构的重要依据。光谱分析不仅可用于物质成分的定性和定量分析，还可应用于地质勘探、天文学等领域。

光谱分类

光谱可根据波长区域、产生本质、产生方式和表观形态等因素进行分类。常见的光谱类别包括红外光谱、可见光谱、紫外光谱、原子光谱、分子光谱、发射光谱、吸收光谱和散射光谱等。

自旋

在量子力学中，“自旋”是描述粒子旋转特性的量。每个粒子都有固定的自旋大小，而自旋轴的方向可以通过量子力学的奇特方式进行改变。自旋是粒子自身固有的属性，而非由其组成部分绕公共质心的公转引起。

光谱形式

线状光谱

线状光谱由狭窄谱线组成，又称为原子光谱。单原子气体或金属蒸气所发的光波均为线状光谱。原子在能级跃迁时辐射出波长单一的光波，虽然实际上这种单色光并不纯净，但仍可在较窄的波长范围内识别多种波长成分。原子光谱反映了原子的内部结构，可用于元素鉴定和分析。

带状光谱

带状光谱由一系列光谱带组成，也称为分子光谱。分子在其振动和转动能级间的跃迁会产生带状光谱，通常位于红外或远红外区。带状光谱的研究有助于理解分子结构。

连续光谱

连续光谱包含了所有波长的光谱，常见于赤热固体的辐射。同步辐射源和X射线管均可产生连续光谱。

吸收光谱

吸收光谱是在连续光谱背景上出现的暗线或暗带，由基态原子或分子吸收特定波长的光而跃迁至激发态所致。每种原子或分子都有其标识吸收光谱，可用于研究原子和分子的内部结构。

参考资料

为何我们只认定7色光谱?.百家号.2024-10-23

你看得懂颜色的光谱反射率曲线吗？（干货）.个人图书馆.2024-10-23

非常有用的光谱分析技术.微信公众平台.2024-10-23