Спектральный анализ

1859, 1860 Свет и небо инструмент

Поделиться

Химический анализ по свету: каждый элемент в пламени даёт свой набор ярких линий, а тот же элемент в виде газа поглощает те же линии.

Осенью 1859 года немецкий физик Густав Кирхгоф объяснил этим тёмные линии Фраунгофера (1814) в спектре Солнца, а в 1860 году вместе с химиком Робертом Бунзеном опубликовал метод химического анализа по спектрам.

Состав вещества стало возможно узнать по его свету, включая Солнце и звёзды: в 1860 и 1861 годах открыли цезий и рубидий. Из той же работы вырос закон излучения Кирхгофа и понятие чёрного тела, задача о спектре которого через сорок лет привела к кванту.

Почему такая дата

точная: сообщение Кирхгофа о линиях Фраунгофера в Берлинской академии осенью 1859; совместная статья Кирхгофа и Бунзена «Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen» в Annalen der Physik 1860; предшественник: тёмные линии Фраунгофера 1814 (публикация 1817)

Из чего выросло

• Прозрачное выдувное стекло

  нужно для · Уверенность: средняя

  Спектроскоп это стеклянная призма и стеклянные линзы коллиматора и зрительной трубы; тёмные линии Фраунгофера, с объяснения которых начался спектральный анализ, были замечены при измерении преломления разных сортов стекла.

  Спор: Прямого утверждения такой зависимости у историков найти не удалось: известно лишь, что линии Фраунгофера открыты при испытании стекла, а прибор Кирхгофа и Бунзена состоит из зрительных труб с линзами и призмы. Призма 1860 года была полой, из стеклянных пластин, заполненной сероуглеродом, то есть диспергировало не стекло; стеклянные призмы (флинт) использовали Фраунгофер и позже Штайнхайль.

  Источники связи

  • Jenkins R. V. «Fraunhofer, Joseph», Dictionary of Scientific Biography (via Encyclopedia.com) (линии замечены при испытании стекла) Сверено 20.09.2026, цитата собрана из фрагментов

    In order to determine precisely the optical constants of glass, Fraunhofer in 1814 used the two bright yellow lines in flame spectra as a source of monochromatic light. ... While conducting these tests, he observed the effect of the refracting medium on light, comparing the effect of light from flames with light from the sun, and found that the solar spectrum was crossed with many fine dark lines.

  • Kirchhoff G., Bunsen R. «Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen», Annalen der Physik und Chemie 110 (1860), описание прибора (перевод, chemteam.info) (1860) Сверено 20.09.2026

    Between the objective lenses of telescopes B and C is the hollow prism F of 60° refractive angle; it is filled with carbon disulphide.

  «Сверено» значит, что в этот день цитата была найдена по указанному адресу дословно. Отсутствие даты значит, что мы пока не смогли открыть источник, а не что цитата неверна. «Собрана из фрагментов» значит, что на странице эти слова стоят не рядом: мы нашли каждый фрагмент по отдельности и соединили их многоточием.

• Тёмные линии солнечного спектра

  нужно для · Уверенность: высокая

  Спектральный анализ вырос прямо из объяснения линий Фраунгофера: Кирхгоф показал, что тёмные D-линии Солнца стоят там же, где жёлтые линии натриевого пламени, и возникают от поглощения, а его первое сообщение 1859 года так и называлось «О фраунгоферовых линиях».

  Источники связи

  • Rosenfeld L. «Kirchhoff, Gustav Robert», Dictionary of Scientific Biography (Encyclopedia.com) (1973) Сверено 20.09.2026

    It had long been known that the dark D lines, noticed in the solar spectrum by Fraunhofer (1814), coincided with the yellow lines emitted by flames containing sodium.

  • Rosenfeld L. «Kirchhoff, Gustav Robert», Dictionary of Scientific Biography (искусственное получение D-линий) (1973) Сверено 20.09.2026

    In particular, the interposition of a sodium flame of low temperature is sufficient to produce artificially the dark D lines in the spectrum of an intense light source which did not show them originally.

  • Кирхгоф Г., цит. по: «Kirchhoff, Gustav Robert», Encyclopedia of World Biography (Gale, via Encyclopedia.com; без подписи) (1859) Сверено 20.09.2026

    the dark lines [Fraunhofer lines] of the solar spectrum which are not caused by the terrestrial atmosphere, arise from the presence in the glowing solar atmosphere of those substances which in a flame produce bright lines in the same position.

  • Britannica, «Spectroscopy: Historical survey» (2024) Сверено 20.09.2026

    Joseph von Fraunhofer, repeating more carefully an earlier experiment by a British scientist, William Wollaston, had shown in 1814 that the spectrum of the Sun's electromagnetic radiation does not grade smoothly from one colour to the next but has many dark lines, indicating that light is missing at certain wavelengths because of absorption.

  • Jenkins R. V. «Fraunhofer, Joseph», Dictionary of Scientific Biography (via Encyclopedia.com) (Фраунгофер заметил совпадение части линий с линиями пламени, но природы их не объяснил) Сверено 20.09.2026

    Somewhat later he noted that some of these lines appeared to correspond to the bright doublet of lines in many flame spectra; yet he noted further that while the pattern observed for the sun and planets appeared identical, the patterns for the sun, Sirius, and other bright stars differed from one another.

  «Сверено» значит, что в этот день цитата была найдена по указанному адресу дословно. Отсутствие даты значит, что мы пока не смогли открыть источник, а не что цитата неверна.

  Дальнейшее чтение

  Не свидетельства: цитаты не несут и написанного не подтверждают. Это книги и сканы, куда идти дальше.

  • Kirchhoff G. «Ueber die Fraunhofer'schen Linien», Monatsberichte der Berliner Akademie 1859, перепечатано в Annalen der Physik 185 (1860) (1859)

Что из него выросло

• Периодический закон

  повлияло на · Уверенность: средняя

  Спектральный анализ дал четыре новых элемента (цезий 1860, рубидий 1861, таллий 1861, индий 1863), которые вошли в таблицу 1869 года: пара Rb, Cs служит Менделееву примером правильного прироста веса у аналогов, а таллий и индий он размещает с ошибкой и исправляет в 1871; позже спектроскопия же дала галлий (1875), первое подтверждение предсказаний. Прямого утверждения историка о влиянии спектроскопии на открытие закона не найдено.

  Источники связи

  • Mendelejeff D., Zeitschrift für Chemie 12, 405-406 (пер. C. Giunta), вывод 2 (1869) Сверено 20.09.2026

    Chemically analogous elements have either similar atomic weights (Pt, Ir, Os), or weights which increase by equal increments (K, Rb, Cs).

  • Giunta C., комментарий к переводу Менделеева 1869 (об индии) (2024) Сверено 20.09.2026

    The element which belongs between cadmium (Cd) and tin (Sn) is indium (In), and Mendeleev put indium there in the next version of his table.

  • Science History Institute, «Robert Bunsen and Gustav Kirchhoff» (2023) Сверено 20.09.2026

    These discoveries inaugurated a new era in the means used to find new elements.

  • Lente G. «Where Mendeleev was wrong: predicted elements that have never been found», ChemTexts 5 (открытая статья, CC BY; цитата по отчёту проверяющего 2, сверить по тексту) (2019) Сверено 20.09.2026, цитата собрана из фрагментов

    the introduction of the spectroscopic method in 1860 ... reduced the incidence of false element identifications

  «Сверено» значит, что в этот день цитата была найдена по указанному адресу дословно. Отсутствие даты значит, что мы пока не смогли открыть источник, а не что цитата неверна. «Собрана из фрагментов» значит, что на странице эти слова стоят не рядом: мы нашли каждый фрагмент по отдельности и соединили их многоточием.

• Квант действия

  повлияло на · Уверенность: средняя

  Из спектральной работы Кирхгофа 1859 года вышли закон излучения и понятие чёрного тела; распределение энергии чёрного тела по длинам волн, измеренное в Физико-технической имперской палате (Люммер и Прингсхайм, Рубенс и Курльбаум, 1899-1900), и есть тот спектр, для которого Планк вывел формулу с квантом действия.

  Спор: Преемственность держится, но идёт не через химический спектральный анализ (линии элементов), а через закон излучения Кирхгофа и измерения спектрального распределения энергии чёрного тела. Решающие измерения Рубенса и Курльбаума (октябрь 1900) сделаны методом остаточных лучей (многократное отражение от кристаллов), а не призменным спектроскопом; призменные спектрометры использовали Люммер и Прингсхайм (1899). Историки (Кра, DSB) ведут родословную кванта от закона Кирхгофа 1859 года, а не от спектроскопа как прибора.

  Источники связи

  • Kragh H. «Max Planck: the reluctant revolutionary», Physics World, December 2000 (2000) Сверено 20.09.2026

    The study of black-body radiation had begun in 1859, when Robert Kirchhoff, Planck's predecessor as professor of physics in Berlin, argued that such radiation was of a fundamental nature.

  • Encyclopedia of World Biography, «Gustav Robert Kirchhoff» (Encyclopedia.com; фраза стоит в разделе EWB на той же странице, что и статья DSB) Сверено 20.09.2026, цитата собрана из фрагментов

    Spectroscopy turned out to be the magic key...half a century later it ushered in the era of modern atomic physics.

  • Deutsches Patent- und Markenamt, «Gustav Robert Kirchhoff» (серия «Milestones») (2024) Сверено 20.09.2026

    This direction of development ultimately led to Planck's quantum hypothesis. Kirchhoff is therefore one of its pioneers.

  • Kangro H. «Rubens, Heinrich», Dictionary of Scientific Biography (Encyclopedia.com) (1975) Сверено 20.09.2026

    sets out the decisive measurements that led to Planck's new radiation formula.

  «Сверено» значит, что в этот день цитата была найдена по указанному адресу дословно. Отсутствие даты значит, что мы пока не смогли открыть источник, а не что цитата неверна. «Собрана из фрагментов» значит, что на странице эти слова стоят не рядом: мы нашли каждый фрагмент по отдельности и соединили их многоточием.

Источники узла

• Kirchhoff G., Bunsen R. «Chemische Analyse durch Spectralbeobachtungen», Annalen der Physik und Chemie 110 (1860) (английский перевод, chemteam.info) (1860) Сверено 20.09.2026

  A method of qualitative analysis can be based on these lines, whereby the field of chemical reactions is greatly widened and hitherto inaccessible problems are solved.

• Rosenfeld L. «Kirchhoff, Gustav Robert», Dictionary of Scientific Biography (Encyclopedia.com) (1973) Сверено 20.09.2026

  In the course of his preparatory work in the autumn of 1859, Kirchhoff made an unexpected observation.

• Britannica, «Gustav Kirchhoff» (2024) Сверено 24.09.2026

  They discovered two new elements, cesium (1860) and rubidium (1861).

• Britannica, «Spectroscopy: Historical survey» (2024) Сверено 20.09.2026, цитата собрана из фрагментов

  Joseph von Fraunhofer...had shown in 1814 that the spectrum of the Sun's electromagnetic radiation does not grade smoothly from one colour to the next but has many dark lines

«Сверено» значит, что в этот день цитата была найдена по указанному адресу дословно. Отсутствие даты значит, что мы пока не смогли открыть источник, а не что цитата неверна. «Собрана из фрагментов» значит, что на странице эти слова стоят не рядом: мы нашли каждый фрагмент по отдельности и соединили их многоточием.

Дальнейшее чтение

Не свидетельства: цитаты не несут и написанного не подтверждают. Это книги и сканы, куда идти дальше.

• Kirchhoff G. «Ueber die Fraunhofer'schen Linien», Monatsberichte der Berliner Akademie 1859, перепечатано в Annalen der Physik 185 (1860) (1859)

Открыть этот узел на карте · Wikidata: Q483666