什么是光谱学？

什么是光谱学？

光谱学是一种科学的测量技术。它测量由材料发射，吸收或散射的光线，并可用于研究，识别和量化这些材料。

有一点你需要记住的是，“光”不仅仅是我们可以看到的有色可见光。除传统的“ ROY G. BIV ”（R ed，O range，Y ellow，G reen，B lue， I ndigo，V iolet）色谱外，还有伽马射线，X射线，紫外线，红外（IR）辐射，微波和无线电波！

有可能将材料反射，吸收或发射的光线分离出来，就像棱镜可以将白光分解成可见光谱一样。如果你分解了所有波长的样本，你可以得到所谓的连续谱。以下是可见光连续光谱的一个例子。

通过使用由不同材料制成的棱镜或称为衍射光栅的全部电磁光谱可以做出类似的事情。使用这些元素的设备被称为光谱仪。

当光被材料吸收或反射时，并不是所有的光都表现相同。只有特定波长的光被吸收，其他的被反射。你可能会回想起过去的科学课 - 这就是为什么一个红色的物体看起来红色！

有些材料首先发光而不被光照射 - 而是使用另一种能源（例如热或电）来首先激发材料，然后将能量转化为光。例如，当通电时，普通的灯泡发光。

当分离通过样品的光或反射样品的光线时，极终得到的是发射光谱或吸收光谱，而不是如果打破所有波长光源的连续光谱。

可见光范围内的发射光谱可能如下图所示。当材料以某种方式被赋予额外的能量（被加热，被电气化，被光辐射等等）时，这样的光谱将被创建，并且额外的能量随后以光能被发射。

如果将这些光线分解为其组成部分，则可以看到发射的光谱。在这种情况下，只有发射的光的波长出现在光谱中。

可见光范围内的吸收光谱可能如下图所示。当光线通过气体或液体时，这样的光谱会产生，或者撞击固体。某些波长的光将被材料吸收，随后以随机方向发射。然而，大多数波长将通过气体或液体（或被固体反射）而不被吸收。

如果将通过（或反射）的光线分离成其组成部分，则可以看到吸收光谱。在这种情况下，光谱中没有材料吸收的光的波长，留下空白空间。

如何在深度影响任务中使用光谱学？

物质的发射或吸收光谱与指纹对于人类一样独特。深度撞击飞越太空船将包括高分辨率仪器，其中包含一个红外（IR）光谱仪。这意味着虽然飞行的太空船拍摄的一些照片本质上将是照相机拍摄，但是也将存在关于在冲击过程中被释放的激发气体正在发射哪些部分的红外能量的信息。这个成像仪将针对火山口形成的弹射物质，并从彗星核内获取物质的红外“指纹”。

一旦收集到这些数据，就可以对它们进行分析，并与可能在彗星中发现的材料的已知光谱进行比较。如果找到匹配，那么彗星内的物质的识别就完成了。

以上是哈雷彗星（取自M.Combes等人，Icarus，76 404 1988）的IR发射光谱。峰值表明从样品中发射的具有该波长的更多量的光比其他波长更多。注意几种物质对它们有不同的部分 - 如果你愿意的话，这些物质是已知的这些物质的排放区域，它们的IR“指纹”。Deep Impact的成像范围是从1.0到4.8微米，因此所获得的数据将覆盖比这个频谱稍大的面积，但是它可以让您了解分析后的数据。

以下是光谱学特定用途的一个例子。“深度影响”的一个问题是，希望能够回答的是彗星内部的原始物质（即太阳系形成以来保持不变的物质）的深度。理论从几厘米到几公里不等 - 这是很大的错误空间！当喷射物从火山口抛出时，极早的喷射物将来自彗星的顶层，并且在制造喷射物毯时将离开火山口极远的地方。后来的喷出物出来了，原子核的深度就越大，离地球就越近。飞越太空船将拍摄喷出物的图像，以及喷出物毯一旦形成就拍摄的图像。