光谱是什么?它包含哪些分析技术和应用场景(求科普)?
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发布时间：2024-10-23 21:14
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时间：2024-11-15 23:22
光谱是什么？光谱，指的是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案。可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一部分，包含大约在390到770纳米的波长范围内的电磁辐射，而实际上，光谱中并没有包含人类大脑视觉所能区别的所有颜色，如褐色和粉红色。
光波是由原子运动过程中的电子产生的电磁辐射。每种物质的原子内部电子的运动情况不同，所以它们发射的光波也不同。研究不同物质的发光和吸收光的情况，构成了光谱学。分子的红外吸收光谱主要研究分子的振动光谱与转动光谱，其中分子振动光谱一直是主要的研究课题。
光谱的原理源于复色光中各种波长（或频率）的光在介质中的不同折射率。当复色光通过具有一定几何外形的介质（如三棱镜）后，波长不同的光线会因出射角的不同而发生色散现象，从而形成连续的或不连续的彩色光带。这一原理在太阳光的色散实验中得到了应用，艾萨克·牛顿爵士于1665年完成了这一实验，使得人们第一次接触到了光的客观的和定量的特征。
通过光谱分析，可以鉴别物质和确定它的化学组成。这种方法在科学技术中有广泛的应用，历史上，通过光谱分析发现了许多新元素。在研究太阳光谱时，发现它的连续光谱中有许多暗线，后来通过分析这些暗线，人们得知太阳大气层中含有氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、硅、钙、钠等几十种元素。
随着光谱巡天项目的实施，光谱分析的深入研究在天文学中扮演了重要角色。从各种分辨率光谱、从紫外到射电各波长范围的天体光谱中，可以从中获得越来越多的天体信息，如元素丰度、恒星大气参数、速度（红移）、星族、恒星形成率等。通过光谱，能够更加准确地还原各类天体演化的各种场景。
