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[B]以下是引用[I]威德[/I]在2006-12-11 15:57:46的发言:[/B][BR]< >偏黄不能校正像差的 </P>
偏黄只不过是擦万金油一样的手段.
誰說軍鏡偏黃是 [擦万金油一样的手段] ?
睛天時把陽光通过三棱镜就会被色散 (dispersion) 形成一片连续光谱(Continuous Spectrum) 。
早于1841年物理学家Joseph Fraunhofer在一次实验时竟然发现太阳光散射的光谱上有着数百小条的黑线,至今仍原用 Fraunhofer Lines来称呼这小黑线的。
1859年Gustav Kirchhoff 发现同样的效果可以在实验室做到-白光与三棱镜之间加入一些钠气,再光通过三棱镜形成的连续光谱,中间也有几条黑线,他称这些叫吸收线(Absorption Lines),他认为这黑线是由于白光通过钠气时被钠气所吸收形成的现象,他型容这些光谱称为吸收光谱(Absorption Spectrum/Dark-line Spectrum),反之将白光与三棱镜之间加入一些加热后的钠气,由于钠气加热后放出它及收了的能量,所以在连续光谱上多加了几条彩光,而光谱的位置刚好是在之前所述的黑线位置,此种光谱被称为放射光谱 (Emission Spectrum/Bright-Line Spectrum).
於是Kirchhoff在同年发表了三条定律:
Kirchhoff's Rule
定律1 - 又热又不透光的固体,液体或高压气体会制造连续光谱.
定律-2 - 当一连续光谱通过又热又透光的气体时,会制造发射光谱.其彩线之多寡及颜色取决于气体中的元素.
定律3 - 当一连续光谱通过又冷又透光的气体时,会制造吸收光谱,其黑线之多寡及颜色取决于气体中的元素.
偏色对锐度和色差的影响
连续光谱
(图1: 香港大学物理系)
偏色对锐度和色差的影响
吸收光谱
(图2: 香港大学物理系)
偏色对锐度和色差的影响
发射光谱
(图3: 香港大学物理系)
太阳光谱中的黑线从何而来呢?根据第三定律,太阳和地球之间必定存在着一些又冷又透光的气体,它们是太阳表面的气体(冷的意思是比光源冷!!!)及地球的大气层,由于每一种元素之吸收线颜色及位置都不相同,观察这些吸收线就可得知地球大气层和太阳表面有何元素!不过大家要留意一点,黑线的位置并不是代表该波长的光完全被吸收,只是部份被吸收,假如我们可以单独抽这个吸收线出来,我们就会见到它也有颜色,只是比周围颜色暗.
可是问题是,为何会有吸收线的现象?
1900年德国科学家普朗克 (Max Planck 1858-1947)引入量子(quantum)理论,这是说,整列光谱可以设想为一列量子谱(这里的量子为光子photon),具体化来说,整列光谱是一连串的胶波.每一个胶波都有一个整数编号,例如4000Å,4001Å等等,但是就不存在4000.5Å的小数胶波.
物质由原子(atoms)组成,带正电荷的质子(protons)和不带电荷的中子(neutrons)受到强核力(strong nuclear force)而合成一个原子核,而带负电荷的电子(electrons)则环绕原子核旋转,质子和电子的数目在正常情况下应该是一样组成元素(elements),所以原子应该是不带电荷,中子可以不断地加上去,因为加一百粒中子都不会影响物质所带的极性.例如氢有一粒质子和一粒电子,氦有两粒质子和两粒电子,但如我所说中子可加上原子核,氢加一粒中子,会成为氢的同位素(isotopes),叫重氢或氘(deuterium),氘其实也是氢的一种,不过可以说是以不同形式出现.
丹麦科学家波尔(Niels Bohr)把电子绕原子核旋转的轨道叫做能阶(energy level),电子通常在基态(最接近原子核的最低能阶)(ground state)绕原子核旋转,不过它可以吸收能量而跳到更高的能阶去,或者说电子要拿到一个特定的数字球(特定波长的光子)才能升上高能阶,这个过程叫做光子激发(photon excitation),产生吸收光谱,要注意电子不容许跳到两条轨道之间.可是这个激发反应不会持久,电子有一个回到原来能阶的趋势,不一会电子就会跳回基态,这时它会放出刚取的数字球(刚吸收的光子),这个过程叫复合(De-excitation)并会产生发射光谱(其实还有另一种叫碰撞击发(collisional excitation)的跃迁,是因粒子互相碰撞而把电子撞到较高的能阶).
为什么光子在复合时吸收光谱的吸收线不会被'填回'呢?原因是放出的光子不一定依从最初的方向走,所以光谱上仍然有吸收线.照这样看,假如一个高温的环境下赋予很多能量予电子跳到无限远的能阶,这就可以说电子离开了原子,这过程叫做电离(ionization),剩下的原子核便是一个离子(ion)(离子多数是因为电子离开原子,所以多带正电荷).
以氢为例,由第三层去第二层,就会释放出6563Å的光子,由第四层去第二层就会释放出4861Å的光子,跳得越大步就释放越多能量.这些属于可见光范围的吸收线为巴尔末系(Balmer Series),而迁去第一层能阶的为紫外线的来曼系(Lyman Series),而迁去第三层能阶的为红外线帕申系(Paschan Series).由于每种元素的吸收线也不同,故我们从某星系中得到的吸收光谱就可断定它有何化学元素.有一点要注意的是,光谱的光度和波长没有任何关系,简单一点说,光度要看一个特定波长中有多少个光子.如从太阳光中(这只是一个假设...),波长为4861Å的光子有十个,从电筒光中,波长为4861Å的光子只得一个,可见太阳比电筒光亮.
在以上理论及现象中从图3可看出太阳光中接近黄光偏绿地带有一放射光谱,如果能利用这段放射光谱,当然会比普通望远镜明亮了。
偏色对锐度和色差的影响
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