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<科普短文> 走近光谱
发布人:  发布时间:2019-06-04   浏览次数:

 

  、引言

      1666年,牛顿在研究光的特性时发现,太阳光经过三棱镜会变成彩色光。据此,他推测太阳光是由不同颜色的光组成。他?#39068;?#31181;现象称为“散射”,把七色光称为太阳的光谱。

   

 

   上面这种对光谱的理解虽然不算太准确,但是和光谱的定义“光谱是复色光经过色散系统分光后,被色散开的单色光形成的图案。”也相去不远。

   此外,光谱有两个非常有用的特性:

    1)不同物质的光谱各不相同

    2)物质的多少决定光谱的强弱

二、 光谱的特性1——不同物质的光谱各不相同

    此外,光谱有一个特性:“不同物质的光谱各不相同”。这一特性是光谱能够得以广泛应用的原因所在。举个例子,虽然小明和小红在期末考试中都拿到了3240的总分,但如果分析一下小明和小红的“成绩光谱”——也就是单科成绩——就会发现,小明学习有点偏科,小红的学习则比较均衡。

 

   

    同样,如果我们对太阳的光谱进行仔细分析后就会发现,太阳的光谱并不是连续的红?#28982;?#32511;青蓝紫,而是在特定位置有几条暗线。而这几条暗线恰好和氢的吸收光谱相吻合。由此,科学家推断出太阳中含有大量的氢元素。

三、光谱的特性2——物质的多少决定光谱的强弱

    通过光谱的第一个特性,科学家可推断出太阳是由氢、氦以及其他60多种化学元素组成。但是科学家们可以通过光谱的第二个特性知道更多信息。

    同样以成绩光谱举例,如果能够得到单科成绩的具体分数,我们就可以知道。小明的语文成绩徘徊在?#26696;?#32447;附近,因此他的语文学习方法上可能有比较大的问题。

    同样,科学家们通过太阳光谱?#31995;?#26263;线的深浅程度,判断出来太阳上氢元素的含量为81.76%,氦元素的含量为18.71%。根据两种元素的占比,和?#21496;?#21464;反应的速度,科学家们就可以推断出太阳还可以继续燃烧50亿年。因此,地球在“流浪”之前,还有50亿年的准备时间。

四、 光谱有什么作用

    上面对光谱的特性进行了一个简单的?#24471;鰨?#36890;过这两个特性光谱可以有着非常广泛的应用:

      1)   首先是科学研究类,NASA通过紧?#25307;?#28779;?#24378;?#27979;成像光谱仪(CRISM)对火星表面进行光谱探测,发现火星上存在含?#25105;?#24577;水的存在。其根据就是图(a)中的方框位置的光谱曲线即图(b)中的黑线与红色的高?#20154;?#38209;的曲线十分吻合。

      2)  地质勘察

    通过光谱可以对不同的地形地貌进行自动划分,包括对矿产?#35797;?#30340;勘探。比如在20世纪80年代中期,为我国发现金矿等矿藏发挥了重要的作用。

      3)  农业

    通过光谱可以区分不同的作物,甚?#37327;?#20197;区分,中国大白菜和日本大白菜。

      4)  农业

    通过光谱可以区分不同的作物,甚?#37327;?#20197;区分,中国大白菜和日本大白菜。


      5)   垃圾分拣

    基于红外光谱成像技术,记录物料反射的红外光谱信息,进而对物?#31995;?#31181;类进行判断,可应用于城市生活垃圾精选系统中对废旧塑料、纸张等循环利用价?#21040;细?#30340;物料进行精细分选回收。

      6)   军事领域

    通过地表土壤光谱特征的不同,可以对地雷埋藏地点进行探测。

五、  结论

    光谱目前已广泛应用于科学研究、地质勘察、农业、环境监测、垃圾分拣、军事等领域。光谱还有更多有用的应用有待开发,是一种十分具有潜力的新技术,正所谓广阔天地大有可为。

 (作者:?#28010;桑?/span>

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