吸收光谱和发射光谱的区别

我们来聊聊吸收光谱和发射光谱。这两个东西听起来很学术，但其实原理挺直接的。想象一下，宇宙里每一种元素，比如氢、氦、铁，都有自己独特的“指纹”，光谱就是我们识别这些指纹的方式。

先说发射光谱。当一个原子被加热或者用电刺激，它会变得很“兴奋”。这里的“兴奋”不是指情绪，而是说它内部的电子吸收了能量，从一个稳定的低能量轨道跳到了一个不稳定的高能量轨道。但这种不稳定的状态维持不了多久，电子很快就会掉回原来的低能量轨道。在掉回去的瞬间，它会把之前吸收的多余能量以光的形式释放出来。

关键点来了：这个释放出来的光不是随便什么颜色都有。因为原子内部的轨道是固定的，所以电子每次跳跃的高度差也是固定的。这就决定了它释放出来的光的能量也是固定的，而光的能量直接决定了它的颜色。 所以，一种特定的原子，只会释放出几种特定颜色的光。

你把这些特定颜色的光用一个棱镜分开，就会看到背景是黑的，上面只有几条亮闪闪的彩色线条。这就是发射光谱。 每一条亮线，都对应着电子从某个高轨道跳回低轨道时释放出的一种特定颜色的光。

一个生活中的例子就是霓虹灯。霓虹灯管里充的是氖气。给它通上电，氖原子就被激发了，然后它们在恢复平静的时候就会发出标志性的红光。这个红光，就是氖气的发射光谱中最主要的部分。再比如我们看焰火，往火里撒不同的化学物质，就会看到五颜六色的火花。比如撒点钠盐，火焰就是黄色的；撒点铜，火焰就是绿色的。这都是因为不同元素的原子被火焰加热后，发出了它们各自标志性的发射光谱。天文学家也是用这个方法来分析遥远恒星的成分。他们把星光分解开，看看里面有哪些元素的“指纹”，也就是那些特定的亮线，就能知道那颗星星是由什么组成的。

现在我们说说吸收光谱。吸收光谱刚好是反过来的。

想象有一束白光，比如太阳光，它包含了所有颜色的光，所以它的光谱是一条连续的彩虹。 现在，我们让这束白光穿过一团比较“冷静”的、没有被激发的气体。当光穿过气体时，气体里的原子就会做一件有趣的事：它会“挑食”。它只会吸收那些能量刚好能让它的电子从低轨道跳到高轨道的特定颜色的光。

也就是说，如果一个氢原子在被激发时会发出红色的光，那么当白光穿过一团冷静的氢气时，这团氢气就会把白光里所有红色的光都给吸收掉。

结果就是，本来那条完整的彩虹光谱，在某些特定的位置上，颜色不见了，留下了一条条的黑线。 这就是吸收光谱。那些黑线出现的位置，和该种元素在发射光谱中亮线出现的位置是完全一样的。 它们就像是同一枚硬币的正反面。

太阳光谱就是一个经典的吸收光谱例子。太阳的核心非常热，发出的是连续的彩虹光谱。但是，当这些光从太阳核心出来，要穿过太阳外面那层温度相对较低的大气时，大气里的各种元素，比如氢、氦，就把它们各自喜欢的颜色给吸收掉了。所以我们地球上接收到的太阳光，它的光谱并不是一条完美的彩虹，而是布满了密密麻麻的暗线，这些暗线被称为“夫琅禾费线”。通过分析这些暗线，科学家就能精确地知道太阳大气的化学成分。

总结一下，区别其实很简单：

• 怎么来的？ 发射光谱是物质自己被加热或通电后“发光”产生的。吸收光谱是连续的光穿过物质时，物质“吃掉”了某些光产生的。
• 长什么样？ 发射光谱是黑背景上的几条彩色亮线。 吸收光谱是彩虹背景上的几条黑色暗线。
• 信息一样吗？ 它们包含的信息是互补的。对于同一种原子，亮线和暗线出现的位置是完全一致的。 就像一个人的签名，不管是写在黑板上还是白纸上，笔迹总是一样的。

所以，下次你看到天文学家说他们发现了某个遥远行星大气里有水蒸气，他们很可能就是分析了那颗行星反射的星光。他们观察到光线里某些特定颜色的光被“吃掉”了，而那个“指纹”刚好和水蒸气的吸收光谱一模一样。这两个概念是现代天文学和化学分析的基石，让我们足不出户就能探索宇宙的奥秘。