окрасится в фиолетовый цвет, а в спектроскопе мы увидим красную и фиолетовую линии. Светящиеся пары каждого химического элемента излучают только ему одному присущий свет, который состоит из набора монохроматических излучений. Такое монохроматическое излучение мы в дальнейшем будем называть спектральной линией. Итак, светящиеся пары каждого элемента излучают серию вполне определенных спектральных линий — линейчатый спектр.
Спектральные линии всех элементов собраны в таблицы, где указаны длины всех волн соответствующих им серий. Если в пламя горелки внести неизвестное химическое соединение, то по спектральным линиям, появившимся в поле зрения спектроскопа, мы, пользуясь таблицами, безошибочно определим химический состав этого соединения. Такой способ анализа веществ оказался очень быстрым и, главное, весьма чувствительным. Одной десятимиллиардной грамма соли калия достаточно, чтобы обнаружить его среди других элементов.
С помощью спектроскопа немецкие ученые Кирхгоф и Бунзен обнаружили в минерале карналлите красную и синюю спектральные линии. Их нельзя было приписать ни одному из изученных к тому времени элементов. Исследователи предположили, что имеют дело с какими-то еще неизвестными элементами. И действительно, Бунзену удалось выделить из карналлита новые элементы: рубидий (красная линия) и цезий (голубая линия).
Немецкий оптик Йозеф Фраунгофер в 1821 г. заменил призму в спектроскопе дифракционной решеткой — устройством, которое гораздо сильнее разделяет световые лучи, чем призма. На щель такого усовершенствованного спектроскопа Фраунгофер направил солнечный свет. К своему удивлению, он различил в сплошном спектре Солнца десятки черных полосок. В честь его эти полоски теперь называются фраунгоферовыми линиями.
Много времени прошло после этого открытия, прежде чем физики разгадали секрет фраунгоферовых линий. Мы не будем подробно описывать этот путь, а изложим, как в наше время наука объясняет фраунгоферовы линии в спектре.
Свет лампы накаливания дает в окуляре спектроскопа непрерывный сплошной спектр. Но если на пути этого света окажутся пары
какого-то вещества, в спектре появятся темные полосы. Например, поставим перед щелью А спиртовку, а в спирте растворим немного поваренной соли (рис. 4 на цвет. табл. у стр. 176). Сквозь пламя спиртовки направим в щель свет электрической лампы накаливания. В сплошном спектре на том месте, где должны быть линии натрия, появятся две темные полоски. Пары натрия поглотили из света лампы как раз те участки волн, которые они сами излучают (рис. 5 на цвет. табл. у стр. 176).
Темные полосы появились потому, что свет лампы, проходящий в спектроскоп, намного интенсивнее, чем свет горелки. Хотя на участки спектра D1 и D2 от пламени горелки по-прежнему падает столько же света, они кажутся темными на фоне яркого сплошного спектра. Если лампу выключить, казавшиеся темными линии натрия опять приобретут свой обычный цвет. Спектр с темными полосами, характерными для определенного элемента, называется спектром поглощения этого элемента.
Сплошной спектр дают жидкости и раскаленные твердые тела. Солнце, по существу, раскаленная жидкость и потому испускает непрерывный спектр. Видимая нами поверхность Солнца — фотосфера — окружена газовой оболочкой — хромосферой. Температура хромосферы такова, что все элементы в ней находятся в виде паров. Фотосфера излучает свет со сплошным спектром, а хромосфера поглощает излучения, соответствующие спектру поглощения тех элементов, пары которых в ней присутствуют.
Каждое тело, даже светящееся, в той или иной мере поглощает свет. Наибольшей способностью поглощения обладают тела, окрашенные в черный цвет. Почти полностью поглощает свет сажа. От поверхности, покрытой сажей, отражается только сотая доля света, упавшего на нее.
Тело, которое поглощает целиком все падающие на него лучи, называется абсолютно черным телом. Скажем сразу: в природе таких тел не бывает. Однако можно создать прибор, излучательные свойства которого очень близко подходят к абсолютно черному телу. Этот прибор представляет собой полость с отверстием (рис. 8). Попав в отверстие а, луч света многократно отражается от черных стенок полости и практически полностью погло-
174