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      <科普短文> 走近光譜
      發布人:  發布時間:2019-06-04   瀏覽次數:

       

        、引言

            1666年,牛頓在研究光的特性時發現,太陽光經過三棱鏡會變成彩色光。據此,他推測太陽光是由不同顏色的光組成。他把這種現象稱為“散射”,把七色光稱為太陽的光譜。

         

       

         上面這種對光譜的理解雖然不算太準確,但是和光譜的定義“光譜是復色光經過色散系統分光后,被色散開的單色光形成的圖案。”也相去不遠。

         此外,光譜有兩個非常有用的特性:

          1)不同物質的光譜各不相同

          2)物質的多少決定光譜的強弱

      二、 光譜的特性1——不同物質的光譜各不相同

          此外,光譜有一個特性:“不同物質的光譜各不相同”。這一特性是光譜能夠得以廣泛應用的原因所在。舉個例子,雖然小明和小紅在期末考試中都拿到了3240的總分,但如果分析一下小明和小紅的“成績光譜”——也就是單科成績——就會發現,小明學習有點偏科,小紅的學習則比較均衡。

       

         

          同樣,如果我們對太陽的光譜進行仔細分析后就會發現,太陽的光譜并不是連續的紅橙黃綠青藍紫,而是在特定位置有幾條暗線。而這幾條暗線恰好和氫的吸收光譜相吻合。由此,科學家推斷出太陽中含有大量的氫元素。

      三、光譜的特性2——物質的多少決定光譜的強弱

          通過光譜的第一個特性,科學家可推斷出太陽是由氫、氦以及其他60多種化學元素組成。但是科學家們可以通過光譜的第二個特性知道更多信息。

          同樣以成績光譜舉例,如果能夠得到單科成績的具體分數,我們就可以知道。小明的語文成績徘徊在及格線附近,因此他的語文學習方法上可能有比較大的問題。

          同樣,科學家們通過太陽光譜上的暗線的深淺程度,判斷出來太陽上氫元素的含量為81.76%,氦元素的含量為18.71%。根據兩種元素的占比,和核聚變反應的速度,科學家們就可以推斷出太陽還可以繼續燃燒50億年。因此,地球在“流浪”之前,還有50億年的準備時間。

      四、 光譜有什么作用

          上面對光譜的特性進行了一個簡單的說明,通過這兩個特性光譜可以有著非常廣泛的應用:

            1)   首先是科學研究類,NASA通過緊湊型火星勘測成像光譜儀(CRISM)對火星表面進行光譜探測,發現火星上存在含鹽液態水的存在。其根據就是圖(a)中的方框位置的光譜曲線即圖(b)中的黑線與紅色的高氯酸鎂的曲線十分吻合。

            2)  地質勘察

          通過光譜可以對不同的地形地貌進行自動劃分,包括對礦產資源的勘探。比如在20世紀80年代中期,為我國發現金礦等礦藏發揮了重要的作用。

            3)  農業

          通過光譜可以區分不同的作物,甚至可以區分,中國大白菜和日本大白菜。

            4)  農業

          通過光譜可以區分不同的作物,甚至可以區分,中國大白菜和日本大白菜。


            5)   垃圾分揀

          基于紅外光譜成像技術,記錄物料反射的紅外光譜信息,進而對物料的種類進行判斷,可應用于城市生活垃圾精選系統中對廢舊塑料、紙張等循環利用價值較高的物料進行精細分選回收。

            6)   軍事領域

          通過地表土壤光譜特征的不同,可以對地雷埋藏地點進行探測。

      五、  結論

          光譜目前已廣泛應用于科學研究、地質勘察、農業、環境監測、垃圾分揀、軍事等領域。光譜還有更多有用的應用有待開發,是一種十分具有潛力的新技術,正所謂廣闊天地大有可為。

       (作者:岳松)

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