【物理】光學中的暗線光譜是不是特徵譜線？暗線光譜是怎麼產生的？

暗線光譜是不是特徵譜線

上次講到束波三性，束波鏈和“波間壓“，是說某種頻率的束波在”網洞”中被壓縮，導致束波粒子的“縱向排列“，使得波長縮短甚至消失，所以同樣頻率的光，束波的頻率比面波更低，導致一張紙就可以把光擋住（實際上並沒有擋住，只是頻率降低了）。

125，“束波互繞“

由於物質中運動的光波是“雜波“，各種頻率，各個方向的波都有，波片或束環也大小不一，所以在固體中所有的束環都首尾相連，“環”之間產生了“波間壓“，波間壓“阻止了“混波“。

沒有“波間壓“，束波鏈上的“束環“就會混在一起，難以分開，束面轉化就不會出現。

但事實上束面轉化是存在的，固體中射出來的光都是平面波（如我們從物體中探測到的紅外波），所以是“波間壓“保證了束面轉化。

既然束波都是高密高壓，那麼如果兩列束波迎頭相遇會怎麼樣？能否互相透過？

束波之所以是“高密高壓“，是由光阻和波速決定的，這是為了“免撞“，本論是意識論，一切運動都是為了避免碰撞，所以光在正常情況下都不會碰撞，如果發生了“接體性碰撞“那是實在躲不開了。

但那是在遇到光平面或者是物質粒子才會發生身體碰撞，這二者屬於“並體佇列“，沒有任何空隙，如果相遇，只能相撞。

但是兩列束波屬於“波佇列“，波粒子之間都有“波內距“，也就是說，所有的光波內部大部分割槽域是空的，粒子佔據的空間很小（就算波密再高也是如此），就象太空中雖然廣佈星辰，但大部分地方都是空的一樣。

所以兩列束波相遇，椐本論的“光波互繞“理論，它們會“減速增壓“，透過“三維（空間）互繞“，互相透過。

［上圖的上半部分是兩列束波迎頭相遇（紅色與綠色只是為了區分，沒有別的意思），下半部分是兩條束波互相繞過的情況，白色弧線代表互繞的軌跡］

“能量是物質之母“，物質中運動的能量是物質存在的根本，固體中也和氣體和液體中一樣，光波在各個方向飛來飛去，如果不能互相透過，物質如何吸收？如何輻射？如何存在？

同一種頻率的光，束波轉面波的時候會”增頻“，面波轉束波的時候會“降頻“，

“增頻”就是提高了原來的頻率，“降頻“就是降低了原來的頻率。

126，“多普勒效應“

”多普勒效應“就是一個“增頻“或者“降頻“的問題。

”多普勒效應”是指物質波（聲波或者光波）在運動狀態下頻率會發生改變（增頻或者降頻）。

拿光波來說，光源發出的光波本來是定頻的，怎麼會發生變化呢？

一種頻率的光發出後，每個波形狀，波速，方向，波密，波壓等各方面完全相同，它們在運動中每兩個波的波長都一樣，既使因為光阻不同，導致波速減慢，這種改變對每個波都是一樣。

所以“增頻”也好，“降頻“也罷，並不是因為光源發生了改變，加強或者減弱了“輻射頻率“。

既然發射頻率沒有改變，為什麼說光波“增頻”或者“降頻“了呢？

這是因為所謂“頻率”是人的視覺造成的，眼睛是一部“波計數器“，對單位時間內進入眼中的光波進行計數，然後用“色“來表達。

於是本論才把單位時間內的波數稱為“頻率“，每兩個波之間的距離稱為“波長”（現在的光理論認為頻率是單位時間內的振動次數，波長是兩次振動的間距）。

這就導致出現了一種情況，當光源和觀察者都靜止不動時，觀察者探測到的頻率是不變的，不會發生“變頻“的情況。

但是當光源或是觀察者處在運動中時，就會改變波長，波長一變，頻率也就變了（當然改變波長並不一定能使人感覺到，只有達到“可感知頻率“才能有感）。

如果光源和觀察者互相離開，就會“拉長”原來的波的波長，導致“降頻“，如果光源和觀察者相互靠近，則會“縮短“原來的波長，觀察者就會感到光的頻率提高了。

多普勒是從移動聲源的聲波的頻率變化而得出這個結論的，它也同樣適用於光波，因為它們雖然一個是“電子波“，一個是光波，但都是平面波。

［

聲波的多普勒效應］

當然要想“感知“到光波的頻率發生了變化，聲波比較容易，因為聲音速度很慢，光波則很難觀察到變色，因為光波運動的太快，一般的速度下雖然也能改變光波的波長，但十分微小，因而察覺不到，只有觀察者或者光源的運動速度很快，才能從光譜的“譜線對比“上看出譜線的微小移動，才能知道發生了“多普勒效應“。

127，“特徵譜線“

那麼光譜是怎麼回事呢？

光譜就是把所有的，不同頻率的，可見的平面光波，按照頻率和波長的大小依次排列起來的圖譜。

［當光源與觀察者保持距離時，其光譜線的分佈就如上圖中間的位置那樣，當光源背離觀察者移動時，其光的頻率就比原來的降低，波長就則變長，則光譜向紅方偏移，即圖中下邊的情況，當光源向觀察者靠近時，光的頻率升高，波長變短，得到的光譜的譜線向藍方偏移，如圖中上面的情形那樣］

每種頻率的光都在光譜中佔有自己的位置（譜線），並且不會混同，這叫“特徵譜線“。

平素不同頻率的光都是混在一起的，這是因為光是物質粒子輻射出來的，輻射什麼頻率的光反映了該粒子的所處的能級，執行的軌道。

而物質無論是種類（如電子，質子，中子等），還是能級（如重核，輕核，內層電子，外層電子等），還是執行軌道（原子繞轉軌層，電子繞核軌層等），都是各不相同的。

這是因為不同的原子意味著它們的核與電子的能級各不相同，比如重核的原子核的能級就普遍高於輕核，對每個原子來說，內層電子的能級總是高於外層電子。

這就決定了任何地方的任何物質的能級都是有高有低的，也就決定了其核與電子的吸收頻率與輻射頻率是各不相同的。

讓某種物質（原子）發出的可見光輻射在透過三稜鏡時會發生“色散“現象，三稜鏡會把“混“在一起的不同頻率的光按頻率高低“依次排列“，這就形成了原子的“發射圖譜“。

［下圖是氫氣管中的氫原子發出的光透過三稜鏡被甩偏，形成按照頻率排列的各色光帶，這就是氫原子的光譜］

［下圖是鋰，氦，汞的發射光譜，上邊各種顏色的線就是這三種原子（質子和電子）的發射和吸收的頻率，光譜左邊為高頻，是質子（中子）所發，右邊為低頻，是電子所發］

“吸收圖譜“也是這樣，讓太陽光透過某種物質（原子）時，該原子會吸收其中它可以吸收的那些頻率光，被吸收後太陽光的“全頻圖譜“上就會出現一些“暗線”，說明這個頻率的光被全部吸收。

［下圖中左上角黃色球代表太陽，左下角為太陽發出的全頻圖譜，中間上邊為吸光（發光）物質，右邊上面是該物體的吸收光譜（黑線），下邊是發射光譜（色線）］

128，“相鄰能級“

不同的原子，不同的頻率決定了原子光譜上的譜線各不相同（每條譜線並不只代表一種頻率，而是兩種以上，譜圖上的譜線越寬，代表的頻率種類越多，反之譜線越細，代表該物體此頻率的原子數少），有各種顏色，代表不同的頻率，相同的顏色，也代表不同的頻率。

這種頻率即相接近又不同值的同類粒子的能級叫“相鄰能級“。

本論認為同類物質的同類粒子是有“能級差“的，“能級差“既包括意識（運動技術）方面又包括體量上的差別。

一個原子核內部的各質子和各中子也存在“能級差”，它們的“特徵輻射“和“特徵吸收“也有所不同，

一個原子核外的各電子也有“能級差“，它們在不同的軌層中運動就說明它們的“能級差“。

不過既然是“同類”，所以差別是很小的，在圖譜上同屬一條譜線就毫不奇怪了。

［一個原子核的若干核外電子在同一溫度下分層繞核，具有“能級差“，在譜圖上表現為一種顏色］

［星體的原子都在繞星核旋轉（自轉），離星核越近，能級越高，反之越低，上圖表示原子軌道越小，其能級越高，軌道越大，能級越低，所以凡是相鄰原子都能級極近，在光譜上發射或吸收同一種譜線］

“相鄰能級”在譜圖上屬於同一條譜線，譜線越寬，“相鄰能級“越多，譜線越細，“相鄰能級“越少。

由上邊的特徵譜線圖上可以發現，不同頻率的光在光譜圖上佔據著不同的位置，即那些譜線在全頻圖譜上的位置總是不變的。

那麼這些特徵譜線，不論是吸收譜線還是發射譜線，它們在全頻圖譜上的位置是由什麼決定的？這個問題下次再說。