光谱分析法揭示身边物理现象

2024-06-12 百科知识版权反馈

【摘要】：光谱分析法两位科学家的合作发现在物理学高速发展的今天，实验物理学已经成为物理学科的一个非常重要的组成部分。本生之墓光谱分析法创立后，1860年5月10日，本生和基尔霍夫在狄克海姆矿泉水中，发现了新元素铯；1861年2月23日，他们又在分析云母矿时，发现了新元素铷。此后，光谱分析法被广泛采用。

光谱分析法　两位科学家的合作发现

在物理学高速发展的今天，实验物理学已经成为物理学科的一个非常重要的组成部分。回顾过去，其实，通过实验的方法去探寻事物背后隐藏的规律一直是物理学发展史上一种非常重要的手段。在这一节中，我们就来介绍一种非常重要的实验分析方法——光谱分析法。

基尔霍夫

1858～1859年间，德国化学家本生和物理学家基尔霍夫共同研究发现了光谱分析法，它是利用光谱学的原理和实验方法来确定物质的结构和化学成分的分析方法。

1811年3月31日，罗伯特·威廉·本生出生在德国的哥廷根的一个书香世家。1828年，预科毕业后，他回到哥廷根上了大学。他在大学期间主要学习了物理学、化学、数学和矿物学等课程，并且他的化学教师就是化学元素镉的发现人——著名的化学家斯特罗迈尔。

获得了博士学位后，他开始四处游学，1833年他结束游学回到家乡，先后担任了哥廷根等大学学校的教师。 1843年，本生才到布勒斯劳任化学教授，他在这里结识了物理学家基尔霍夫，此后二人一直长期合作研究光谱学。1852年，本生在海德堡任教授，一直从事化学教学和研究并为了事业终身未娶。

本生灯

本生讲授《普通实验化学》课程，在长期的教学生涯中，他为学生做了许多出色的演示实验，他可以很快就用玻璃管制作出所需的仪器，这种高超的技巧使他的学生们非常佩服。他研制的实验煤气灯被称为本生灯，温度可达2300℃，且没有颜色，一直到现在，许多化学实验室在还使用这种灯。本生在使用他的煤气灯时发现不同成分的化学物质，在本生灯上烧不同化学物质时，出现不同的焰色，这一点引起他极大的注意，正因为此才使他发现了各种化学物质的颜色反应。成了他以后建立光谱分析的机遇。

本生在他发明的灯上的烧过各种化学物质，他发现，钠盐灼烧时黄色，钾盐紫色，铜盐蓝绿色，钙盐砖红色，钡盐黄绿色，锶盐洋红色。

光谱图

太阳紫外光谱图

1859年，物理学家基尔霍夫和本生开始共同探索通过辨别焰色进行化学分析的方法。起初，他们认为，只要辨别一下物质燃烧时的焰色，就可以定性地知道其化学成分，这样会使化学分析极为简单。但后来经过深入的研究发现，事情不像想象的那样简单，因为在复杂物质中，各种颜色互相掩盖使人无法辨别，特别是钠的黄色，几乎把所有物质的焰色都掩盖了。本生又试着用滤光镜把各种颜色分开，效果比单纯用肉眼观察好一些，但仍不理想。因此，他们把三棱镜和直筒望远镜连在一起，设法让光线通过狭缝进入三棱镜分光。就这样，第一台光谱分析仪诞生了。“光谱仪”安装好以后，他们就开始合作，系统地分析各种物质，本生在接物镜一边燃烧各种化学物质，基尔霍夫在接目镜一边进行观察、鉴别和记录。他们发现用这种方法可以准确地鉴别出各种物质的成分。(www.chuimin.cn)

本生之墓

光谱分析法创立后，1860年5月10日，本生和基尔霍夫在狄克海姆矿泉水中，发现了新元素铯；1861年2月23日，他们又在分析云母矿时，发现了新元素铷。此后，光谱分析法被广泛采用。1861年，英国化学家克鲁克斯用此法发现了铊；1863年，德国化学家李希特和赖希也是用光谱法发现了新元素铟，以后又发现了镓、钪、锗等。

最令人惊奇的是，本生和基尔霍夫创造的方法，不仅发现了大量的新元素，甚至可以研究太阳及其他恒星的化学成分，为以后天体化学的研究打下了坚实的基础。

满载荣誉的本生

1842年，本生被伦敦化学会和法国科学院聘为外国会员；

1853年，他担任了德国科学院的通讯院士一职；

1860年，英国皇家学会授予他荣誉奖章；

1877年，本生和基尔霍夫共同获得了戴维奖：

1890年，本生获得了英国工艺学会的何尔伯奖。

本生一生获得过许多荣誉。但他本人却对奖章、勋章等荣誉很淡漠。他对他的学生和朋友说：“这些奖章和荣誉的价值，只在于它们能使我的母亲感到高兴，可惜，她已经不在人世了。”

光谱分析法揭示身边物理现象

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