Спектры и спектральный анализ.

Спектральный анализ небесных    тел

Могучим орудием исследования Вселенной стал для астрономов спектральный анализ - исследование интенсивности излучения в отдельных спектральных линиях, в отдельных участках спектра. Спектральный анализ является методом, при помощи которого определяется химический состав небесных тел,  размеры, строение, расстояние до них и скорость их движения. По интенсивности спектра можно найти температуру звёзд и остальных тел.

По спектру звёзды относят к тому или иному спектральному классу. По спектральной диаграмме можно найти видимую звёздную величину звезды, а дальше пользуясь формулами найти абсолютную звёздную величину, светимость, а значит и размер звезды.

Но в своем стремлении объяснить природу небесных тел астрономы не сдвинулись бы с места ни на шаг, если бы они не знали как возникают в глобальных местах электромагнитные волны той или иной частоты. Недостаточно зарегистрировать излучение какого-то объекта в определенной длине волны. Необходимы исследования в широком спектре длин волн и все сторонний анализ полученных результатов. Сейчас астрономы, вооруженные современной ракетной техникой, сильными оптическими и радиотелескопами, сложной теорией механизмов излучения, ведут широкое исследование Вселенной в целом и её отдельных частей. Астрономы убеждены в том, что они правильно понимают природу процессов, происходящих далеко за пределами наших земных лабораторий...

Густав Роберт Кирхгоф (1824-1887) — немецкий физик, иностранный член-корреспондент Петербургской АН (1862), родился 12 марта 1824, Кенигсберг, ныне Калининград, скончался 17 октября 1887, в Берлине.

Немецкий физик, один из создателей спектрального анализа, автор метода расчета токов в разветвленных электрических цепях, один из крупнейших физиков и педагогов конца 19 века. Член Берлинской АН (1874), член-корреспондент Петербургской АН (1862).  В 23 года Густав Кирхгоф получил свою первую ученую степень и (редкую в то время) научную командировку в Париж. Однако, из-за политических событий поездка не состоялась, и в 1848 Кирхгоф, защитив в Берлинском университете диссертацию, вскоре был приглашен в Бреславль (ныне Вроцлав, Польша). По счастливому стечению обстоятельств туда через год приехал Роберт Вильгельм Бунзен, с которым Кирхгофа связала многолетняя дружба и сотрудничество. Бунзен, проработав в Кенигсберге всего лишь год, перебрался в Гейдельберг. Туда он вскоре пригласил и Кирхгофа, который охотно принял это предложение (отказавшись от приглашения в Берлин и в Бонн). Через 4 года в Гейдельберг приехал и (еще не пришедший тогда в физику) молодой профессор физиологии Г. Гельмгольц. Были и другие молодые талантливые ученые. Возник один из виднейших научных центров Германии. В Гейдельберге Кирхгоф проработал 20 лет. В эти годы был достигнут один из основных его научных результатов: вместе с Бунзеном им был создан спектральный анализ.

     Впервые оптические спектры заинтересовали еще великого Исаака Ньютона. Но призмы, которыми пользовался Ньютон, не обеспечивали достаточно резкого разрешения. Кроме того, сначала фигурировали только спектры испускания. Только Уильям Хайд Волластон заметил в спектре Солнца темные линии — линии поглощения, которые затем были тщательно исследованы Йозефом Фраунгофером, имя которого теперь входит в их название. В 1857 Кирхгоф получил достаточно совершенную призму, отшлифованную самим Фраунгофером, и это послужило началом важных исследований и открытий, сделанных совместно с Бунзеном. Главным итогом этих исследований был вывод о том, что спектры достаточно разреженных источников излучения (чтобы атомы были настолько далеко друг от друга, чтобы не сказывалось взаимодействие между ними) определялся лишь индивидуальным составом и строением каждого атома и потому могут быть названы характеристическими. Это касается как спектров испускания, так и спектров поглощения, которые наблюдаются, если лучи проходят через пары вещества, в котором происходит резонансное поглощение тех самых частот, которое может испускаться этим веществом. Открытие спектрального анализа сыграло огромную роль не только в технике, но и в астрофизике. Некоторые элементы (в том числе, гелий, о чем напоминает и его название) были сперва открыты по спектрам Солнца). Кирхгоф и Бунзен открыли с помощью своего нового метода цезий (1860) и рубидий (1861).

Бунзен, Роберт Вильгельм

31 марта 1811, Гёттинген — 16 августа 1899, Гейдельберг) — знаменитый немецкий химик-экспериментатор. Наука обязана Бунзену весьма важными исследованиями: его имя занимает одно из самых почетных мест на страницах истории химии. Работы с газообразными веществами привели Бунзена к открытию новых методов, совокупность которых создала нынешний «анализ газов».  Но наиболее важное и замечательное открытие Бунзена, давшее для науки столько богатых результатов и сделанное им в сообществе с его другом Кирхгофом (в 1860г.), составляет спектральный анализ, с помощью которого, как самим Бунзеном, так и другими химиками, было открыто немало новых редких элементов, встречающихся в природе лишь в очень малых количествах (рубидий, цезий и др.). Человечество обязано Бунзену открытием противоядия (водной окиси железа) при отравлении мышьяком (мышьяковистой кислотой). Во время своей летней поездки в Исландию, в 1846 г., Бунзен произвел целый ряд геолого-химических исследований, весьма важных для уяснения вулканических явлений. К области физики и физической химии относятся исследования относительно удельных весов, о влиянии давления на температуру, затвердевания расплавленных веществ; исследования, иллюстрирующие справедливость закона Генри — Дальтона о зависимости растворимости газов от давления, работы относительно явлений горения газов и о сгущении сухой угольной кислоты на поверхности стекла, калориметрические исследования и др.; сюда же примыкают: получение электролитическим путем щелочных и щёлочноземельных металлов и фотохимические исследования (например, Взаимозаместимости закон; магнезиальный свет, нашедший себе применение в фотографии и для других целей, также открыт (в 1860 г.) Бунзеном, получившим впервые магний в больших количествах.

В химической и физической практике в большом ходу многие приборы, изобретенные Бунзеном и носящие его имя, напр. : Бунзеновская горелка, Бунзеновский водяной насос и регулятор, Бунзеновская батарея, Бунзеновский абсорбциометр и др.