發射波譜
當物體產生光
任何材料變熱的時候，都傾向發光。在日常生活中，廚具、燈泡的金屬燈絲或者太陽都可以用這個現象解釋。
在19世紀後期，科學家們也透過在實驗室裡加熱物質來觀察這一現象，但不知道如何解釋它。然而，他們知道如何將氣體發出的光分解成光譜，透過觀察光線的特徵可以判斷其所含的化學元素。1859年，德國物理學家古斯塔夫·羅伯特·基爾霍夫稱這種光譜為"發射頻譜"。
圖解：自發發射示意圖
很多研究人員都試圖解釋物質如何產生髮射光譜，但他們都沒有成功。1900年，德國物理學家馬克斯·普朗克部分回答了這個問題。
普朗克首先發現，利用當時的物理原理，是不可能克服這個問題的。於是，他闡述了一個革命性的理論，它標誌著現代物理學的開始和在此之前物理學的結束。
在他的理論中，普朗克斷言光只能以小束能量發射，他稱之為"量子"，後來改名為"光子"。這樣一項建議與當時已知的光有悖。
光由此被認為是一種連續能量的形式，在電磁波的外觀下傳播，而不是像粒子的光子存在那樣，作為不連續能量的一種形式存在。
德國物理學家阿爾伯特·愛因斯坦於1905年加入這一領域的研究。他不僅同意普朗克的觀點，而且提出了更進一步的看法：他認為，除了偶爾會有像粒子（光子）一樣的特徵外，光還具有不斷上下起伏的特點，所以必須把光看成一個具有波粒二象性的物質。
此外，愛因斯坦還確定光子的能量與其輻射的波長有關。因此，根據他的說法，波長較大的波（如紅光）攜帶的能量很少，而波長短的波（如紫光）攜帶的能量更多。
1913年，丹麥物理學家尼爾斯·亨裡克·大衛·波爾將普朗克和愛因斯坦的進步性理論納入他的新原子模型，並解釋了物質如何以粒子的形式發出光。根據波爾的說法，原子是由帶負電荷的電子組成的，這些電子繞著帶正電荷的原子核執行，從它們軌道到原子核的距離非常特殊。
靠近原子核的軌道上的電子能量相對較少，實際上它被吸引它的核牢牢地遏制住了。因此，我們必須給它大量的能量，才能把它移動到一個更高的軌道。佔據更遠位置的電子具有大量的能量，為了留在軌道上，它必須補償它自己與試圖對其施加吸引力的原子核的巨大距離。因此，只需給它很少的能量，就可以將其移動到更高的軌道了。
波爾說，當一個天體被加熱時，它的一些電子吸收能量，並傾向於從近軌道迅速移動到離原子核更遠的軌道。然後，每個電子自行返回到位於原子核附近的原始軌道，降低其能量含量，使其可以穩定的存在於原始軌道上。
波爾提出，電子是以普朗克和愛因斯坦所描述的小"能量包"的形式，即以光子和光的形式，擺脫其多餘的能量。
由於每個化學元素都有一個明顯的正電荷原子核，其電子的軌道都含有不同的能量。從遙遠的軌道移動到更近的軌道，給定化學元素的電子發射出一個特徵光子，其能量與其發射光譜中觀察到的光波長相對應。
圖解：在589nm處D2（左）和一示範590奈米D1（右）採用用鹽水燈芯在火焰發射鈉D譜線
由於原子內可能進行多次軌道跳躍，因此每種化學物質都有自己獨特的發射線譜。
下圖顯示了一些化學元素的排放譜。很容易看到，每種元素都有具有其特徵譜線，就像條形碼或指紋，可以讓科學家精確辨認出來。
圖解：氫的發射波譜
圖解：鐵的發射波譜
相關知識
發射光譜是當一個元素被激發（加熱）時，在相對於電磁輻射的每一個頻率中，某些頻率的輻射強度增加的現象。
圖解：金屬鹵化物燈的發射光譜。
當化學元素中的電子被激發時，它會躍遷至能量較高的軌道上，而當這個電子離開激態，返回低能量的軌道時，能量會被再輻射出來，分離出來的發射譜線就是所提到的波長。注意，輻射的譜線頻率會比原來的頻率寬一些，這是譜線致寬的效應。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
FY: sphaigne
作者: astro-canada.ca
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