フラウンホーファーライン

フラウンホーファー線は、スペクトル吸収線のセットです。太陽の光スペクトルで見られる暗吸収線で、太陽大気中の原子が太陽の光球から放射される光を吸収するときに形成されます。この線は、1814 年にこれを観測したドイツの物理学者ジョセフ・フォン・フラウンホーファーにちなんで名付けられました。

発見

1802年、イギリスの化学者ウィリアム・ハイド・ウォラストン^[2]は、太陽のスペクトルにいくつかの暗い特徴が現れていることに初めて気づいた人物です。^[3] 1814年、ジョセフ・フォン・フラウンホーファーは独自に線を再発見し、その波長を体系的に研究し、測定し始めました。彼は570本以上の線を地図に描き、最も目立つ線をAからKの文字で、弱い線を他の文字で表しました。^[4]^[5]^[6]現代の太陽光の観測では、何千もの線を検出できます。

約45年後、グスタフ・キルヒホフとロバート・ブンゼン^[7]は、いくつかのフラウンホーファー線が加熱された化学元素のスペクトルで特定された特徴的な輝線と一致することに気づきました。 ^[8]彼らは、太陽スペクトルの暗線は太陽大気中の化学元素による吸収によって引き起こされると推測しました。 ^{[9]観測された特徴のいくつかは、}地球の大気中の酸素分子による吸収に起因する地磁気線であると特定されました。

出典

フラウンホーファー線は、典型的なスペクトル吸収線です。吸収線は、スペクトル内で強度が低下した狭い領域で、光が光源から検出器に渡されるときに光子が吸収された結果生じます。太陽では、フラウンホーファー線は太陽の大気と外側の光球のガスによって生じます。これらの領域は内側の光球のガスよりも温度が低く、内側の光球から放射される光の一部を吸収します。

ネーミング

主要なフラウンホーファーラインとそれに関連する要素を次の表に示します。

フラウンホーファー C、F、G′、h 線は、水素原子のバルマー系列の輝線のアルファ、ベータ、ガンマ、デルタ線に対応します。現在、これらの線にフラウンホーファー文字が使用されることはほとんどありません。

D ₁線と D ₂線は「ナトリウム二重線」と呼ばれるペアを形成し、その中心波長 (589.29 nm) には「D」という文字が付けられています。この線の歴史的な名称は定着しており、他のアルカリ原子の基底状態と最初の励起状態の間のすべての遷移にも付けられています。D ₁線と D _{2線は励起状態の}微細構造分裂に対応しています。

フラウンホーファーの H 文字と K 文字は、天文学の分光法で重要なスペクトルの紫色部分のカルシウム^II二重線にも現在でも使用されています。

いくつかの線の指定については文献で意見が一致していません。たとえば、フラウンホーファー d 線は466.814 nm の青緑色の鉄線を指す場合もあれば、 587.5618 nm の黄色のヘリウム線 (D ₃とも呼ばれる) を指す場合もあります。同様に、e 線についてもあいまいさがあります。鉄 (Fe) と水銀 (Hg) の両方のスペクトル線を指す場合があるからです。使用上のあいまいさを解決するために、あいまいなフラウンホーファー線の指定には、その線が関連付けられている元素が前に付けられます (例: 水銀 e 線、ヘリウム d 線)。

フラウンホーファー線は波長が明確に定義されているため、光学材料の屈折率と分散特性を特徴付けるための標準波長を指定するためによく使用されます。

参照

アッベ数、フラウンホーファー線を用いて定義されるガラスの分散の尺度
太陽天文学のタイムライン
スペクトル分析

参考文献

^ Starr, Cecie (2005).生物学: 概念と応用. Thomson Brooks/Cole. p. 94. ISBN 978-0-534-46226-0。
^ メルヴィン・C・アセルマン：ウィリアム・ハイド・ウォラストン百科事典ブリタニカ、2013年3月31日閲覧
^ ウィリアム・ハイド・ウォラストン (1802)「プリズム反射による屈折力と分散力の検査方法」『王立協会哲学論文集』92 :365-380、特に378ページを参照。
^ ハーンショー、JB (1986)。星の光の分析。ケンブリッジ：ケンブリッジ大学出版局。p. 27。ISBN 978-0-521-39916-6。
^ Joseph Fraunhofer (1814 - 1815) 「Bestimmung des Brechungs- und des Farben-Zerstreuungs - Vermögens verschiedener Glasarten, in Bezug auf die Vervollkommnung achromatischer Fernröhre」の改善無彩色望遠鏡)、Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München (ミュンヘン王立科学アカデミー回想録)、5 : 193–226;特に 202 ～ 205 ページと 226 ページに続くプレートを参照してください。
^ ジェンキンス、フランシス A.; ホワイト、ハーベイ E. (1981)。光学の基礎(第 4 版)。マグロウヒル。p. 18。ISBN 978-0-07-256191-3。
^
参照:
- Gustav Kirchhoff (1859) "Ueber die Fraunhofer'schen Linien" (フラウンホーファーのセリフについて)、Monatsbericht der Königlichen Preussische Akademie der Wissenschaften zu Berlin (ベルリンのプロイセン王立科学アカデミーの月報)、662–665。
- Gustav Kirchhoff (1859) "Ueber das Sonnenspektrum" (太陽のスペクトルについて)、Verhandlungen des naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg (ハイデルベルクの自然史/医師会論文集)、1 (7) : 251–255。
^ G. キルヒホッフ (1860)。「Ueber die Fraunhofer'schen Linien」。アンナレン・デア・フィジーク。185 (1): 148–150。Bibcode :1860AnP...185..148K。土井：10.1002/andp.18601850115。
^ G. キルヒホッフ (1860)。「Ueber das Verhältniss zwischen dem Emissionsvermögen und dem Absorptionsvermögen der Körper für Wärme und Licht」 [熱と光に対する物体の放射力と吸収力の関係について]。アンナレン・デア・フィジーク。185 (2): 275–301。Bibcode :1860AnP...185..275K。土井：10.1002/andp.18601850205。

さらに読む

マイルズ W. ジャクソン、ニューヨーク大学ガラティン校のアルバートガラティン科学史研究優秀教授、マイルズ W. ジャクソン教授 (2000)。『信念のスペクトル: ジョセフフォンフラウンホーファーと精密光学の技巧』MIT 出版。ISBN 978-0-262-10084-7。

外部リンク

[1] Starr, Cecie (2005).生物学: 概念と応用. Thomson Brooks/Cole. p. 94. ISBN 978-0-534-46226-0。

[eb-2] メルヴィン・C・アセルマン：ウィリアム・ハイド・ウォラストン百科事典ブリタニカ、2013年3月31日閲覧

[3] ウィリアム・ハイド・ウォラストン (1802)「プリズム反射による屈折力と分散力の検査方法」『王立協会哲学論文集』92 :365-380、特に378ページを参照。

[4] ハーンショー、JB (1986)。星の光の分析。ケンブリッジ：ケンブリッジ大学出版局。p. 27。ISBN 978-0-521-39916-6。

[5] Joseph Fraunhofer (1814 - 1815) 「Bestimmung des Brechungs- und des Farben-Zerstreuungs - Vermögens verschiedener Glasarten, in Bezug auf die Vervollkommnung achromatischer Fernröhre」の改善無彩色望遠鏡)、Denkschriften der Königlichen Akademie der Wissenschaften zu München (ミュンヘン王立科学アカデミー回想録)、5 : 193–226;特に 202 ～ 205 ページと 226 ページに続くプレートを参照してください。

[6] ジェンキンス、フランシス A.; ホワイト、ハーベイ E. (1981)。光学の基礎(第 4 版)。マグロウヒル。p. 18。ISBN 978-0-07-256191-3。

[7] 参照:
Gustav Kirchhoff (1859) "Ueber die Fraunhofer'schen Linien" (フラウンホーファーのセリフについて)、Monatsbericht der Königlichen Preussische Akademie der Wissenschaften zu Berlin (ベルリンのプロイセン王立科学アカデミーの月報)、662–665。

Gustav Kirchhoff (1859) "Ueber das Sonnenspektrum" (太陽のスペクトルについて)、Verhandlungen des naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg (ハイデルベルクの自然史/医師会論文集)、1 (7) : 251–255。

[8] Gustav Kirchhoff (1859) "Ueber die Fraunhofer'schen Linien" (フラウンホーファーのセリフについて)、Monatsbericht der Königlichen Preussische Akademie der Wissenschaften zu Berlin (ベルリンのプロイセン王立科学アカデミーの月報)、662–665。

[9] Gustav Kirchhoff (1859) "Ueber das Sonnenspektrum" (太陽のスペクトルについて)、Verhandlungen des naturhistorisch-medizinischen Vereins zu Heidelberg (ハイデルベルクの自然史/医師会論文集)、1 (7) : 251–255。

[8] G. キルヒホッフ (1860)。「Ueber die Fraunhofer'schen Linien」。アンナレン・デア・フィジーク。185 (1): 148–150。Bibcode :1860AnP...185..148K。土井：10.1002/andp.18601850115。

[9] G. キルヒホッフ (1860)。「Ueber das Verhältniss zwischen dem Emissionsvermögen und dem Absorptionsvermögen der Körper für Wärme und Licht」 [熱と光に対する物体の放射力と吸収力の関係について]。アンナレン・デア・フィジーク。185 (2): 275–301。Bibcode :1860AnP...185..275K。土井：10.1002/andp.18601850205。