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빛의 스펙트럼

분광기

빛에는 여러 가지 정보가 포함되어 있다. 발광체로부터의 빛의 파장 분포는 발광체의 성질을 알아볼 수 있는 중요한 정보를 준다. 스스로 빛을 내지 않을 경우에는 그 물체에 빛을 통과시키는 것으로 그 파장 분포의 변화를 알 수 있고, 그 변화로부터 물질에 특유한 정보를 알 수가 있다. 파장 분포뿐만 아니라 편광면의 회전이나 강도의 시간적 변화 등을 재는 것도 정보를 아는 데에 중요하다. 그러나 역시 빛의 파장에 대한 강도 변화, 다시 말해서 파장 분포를 알아야 하는 것이 가장 중요하다. 이것을 위한 연구 장치는 보통 3부분으로 되어 있다. 즉, 광원·분산계·검지기가 그것이다.

스펙트럼

연속 스펙트럼

連續 spectrum 태양 광선이나 백열 전구의 빛을 분광기에 통과시키면 연속된 스펙트럼을 얻을 수 있다. 이 연속 스펙트럼에 열전쌍과 같은 검지기를 사용해서 측정하면 그 에너지 분포를 알 수가 있다. 실제로 조사해 보면 그 에너지 분포는 적외선 쪽에도 있다는 것을 알 수 있다. 전열기에 전류를 통하면 처음에는 검붉은 빛, 그 뒤에는 빨강, 밝은 빨강으로 변하고 온도가 올라감에 따라서 가시부분이 강해진다. 이와 같은 것으로 연속 스펙트럼은 고온 물체에서 나온다는 것을 알 수 있다.

선 스펙트럼

線 spectrum 기체를 유리관에 넣어 마개를 막고 압력을 내린 전관의 극에 고전압을 걸어서 방전하면, 네온 사인의 빨강이나 수은의 파랑 같은 기체 특유의 색으로 빛난다. 이 빛을 분광기를 사용하여 스펙트럼으로 나누면 많은 휘선이 나타난다. 또, 철이나 구리의 극 사이의 빛은 똑같이 많은 휘선이 나타나는 스펙트럼이 된다. 이것을 선 스펙트럼이라고 한다. 선 스펙트럼은 원자로부터 나오는 빛으로 원자가 고유의 스펙트럼을 가지고 있는 것에서 비롯된다. 이 원자로부터의 스펙트럼은 원자의 기체 또는 증기가 전자와 충돌해서 들뜨고, 빛을 내놓은 것으로 들뜨는 조건에 따라서 선 스펙트럼의 강도에도 변화가 있다. 그러나 원자가 자계나 전계 등 외부로부터의 영향이 없는 자연 상태로 빛을 발할 때에 그 파장은 매우 안정해서 일정한 값이 된다. 원소로부터 나오는 이와 같은 많은 선 스펙트럼을 해석하면 원소의 여러 가지 상태를 알 수가 있다. 이것은 원자 물리, 더 나아가서는 양자론의 기초가 된 중요한 실마리의 하나이다.

흡수 스펙트럼

吸收 spectrum 연속 스펙트럼을 갖는 빛을 어떤 물체에 통하면 통과한 빛의 스펙트럼은 연속 스펙트럼의 일부가 흡수된 것이 된다. 이것을 흡수 스펙트럼이라 하는데 흡수되는 빛의 파장은 물질 고유의 것이다. 결정체에 빛을 통과시켰을 때와 같은 경우에는 파장이 넓은 영역에 걸치는 흡수 밴드가 나타난다.

키르히호프의 법칙

=-法則 일반적으로 기체는 고온일 때 고유의 파장을 지닌 빛을 낸다. 그러나 반대로 그 기체가 저온일 때는 같은 파장의 빛을 흡수한다. 이것을 키르히호프의 법칙이라고 한다.