李龙臣 2005年01月01日 11:11
生活在17世纪的惠更斯提出光的波动说,认为光像水波一样传播,两个波峰之间的距离叫波长,单位时间内的波动次数叫频率。不同波长(频率)的光颜色不同,各种不同波长(频率)的光构成光谱。
1800年,赫歇尔在测量太阳光谱不同区域的温度时,发现在光的红端(波长较长的一端)以外没有阳光照射的地方,其温度比阳光照射的地方还高,他因此断定那里有“看不见的光线”,现在叫作“红外线”。
1801年,德国物理学家约翰·里特尔又发现“紫外线”(它使氯化银变黑)。
1870年,英国物理学家麦克斯韦尔创建电磁理论,证明电和磁是电磁场的不同表现形式,电磁场的周期性变化会产生电磁辐射。根据他的理论,电磁辐射除可见光、红外线和紫外线以外,还有比红外线波长更长和比紫外线波长更短的任意波长的看不见的光线。到20世纪初,科学家在实验室相继发现比红外线波长更长的无线电波,比紫外线波长更短的X射线和g射线。后来又陆续探测到天体发射的各种电磁辐射。
将各种电磁辐射按波长依次排列起来,我们就得到了一幅完整的电磁辐射谱。
波长最短的是g射线,其波长小于0.01纳米(10亿分之一米),每个g射线光子的能量是可见光光子的100万倍,是能量最大的电磁辐射。中子星(脉冲星)、类星体、遥远星系大爆炸和物质、反物质湮灭等会产生g射线;
X射线,波长在0.01~10纳米之间。恒星、星系、类星体和黑洞附近的温度100万~1亿°C的热气体会发射X射线;
紫外线,波长在10~390纳米之间。炽热的恒星发射紫外线,正是紫外线将它们的大部分能量辐射出来;
可见光,波长在390~700纳米之间,是肉眼唯一能看到的电磁辐射,绝大多数恒星都发射可见光,叫光辐射;
红外线,波长在700纳米~1毫米之间,温度在1000°C以下、绝对零度以上的物体都发射红外线,又叫热辐射;
射电波(即无线电波),又叫射频电波,波长在1毫米~1000米之间,许多恒星(包括脉冲星)、活动星系、超新星遗迹,以及宇宙大爆炸本身都发射射电波。
光谱其实没有终端,波长越来越短、能量越来越高的g射线,只是越来越少,而不会嘎然而止;波长越来越长的射电波也一样。
宇宙中的电磁辐射,有如一首乐曲,每种辐射代表一个乐符、一个节拍,只有欣赏到每个节拍,才能完整地领会到宇宙的和谐和美妙。
光谱、物质成分和温度