Фраунгоферовы линии

Йозеф Фраунгофер (1787-1826) решал тогда задачу изготовления хороших ахроматических линз для телескопов. После того как в 1758 г. английский оптик Доллонд (1706-1761) нашел способ получать неокрашенное изображение с помощью комбинации линз из крона и флинта, усилия ученых были направлены на реализацию этой идеи. Одна из главных проблем состояла в том, чтобы выплавлять блоки кронгласа и флинтгласа по возможности больших размеров, которые могли бы конкурировать с крупными металлическими зеркалами.

Фраунгофер работал в весьма благоприятных условиях: он располагал достаточно большими однородными заготовками и совершенными методами их шлифовки, использовал для расчетов новейший математический аппарат. Однако качество его ахроматов оставалось неудовлетворительным. Двадцатисемилетний оптик (теоретик и практик) видел основное затруднение в слабом знании законов преломления света в стекле. Он стал искать способы более точного определения показателя преломления стекла, но это было нелегко, поскольку цвета в спектре очень плавно переходили один в другой и их не удавалось точно разделить. В поисках "разделительных меток" для различных частей спектра Фраунгофер разлагал свет лампы на цветовые составляющие, прежде чем направить его на исследуемое стекло. Свет масляных ламп он направлял сначала на призму, которая разлагала его в спектр, а затем через своеобразную диафрагму- на призму из исследуемого стекла.

Йозеф Фраунгофер

Фраунгофер обнаружил в свете лампы светлые полосы, которые, казалось бы, можно было использовать в качестве разделительных меток, если бы подобные метки имелись и в других частях спектра. К сожалению, этого не было.

Однажды Фраунгофер решил поэкспериментировать с ярким солнечным светом. И к великому удивлению и радости, вместо одной-единственной полосы обнаружил бесчисленное количество интенсивных и слабых темных вертикальных линий, которые выделялись на общем фоне спектра.

Эксперимент Гершеля, в результате которого было открыто инфракрасное излучение

Во всем спектре - от красной до фиолетовой области - Фраунгофер насчитал не менее 574 таких линий. Самые заметные из них он обозначил буквами алфавита. Сегодня эти линии носят его имя. Современные спектральные приборы различают в солнечном спектре, в диапазоне длин волн 293,5 нм (нанометр)-1349,5 нм, всего около 26 000 фраунгоферовых линий.

С обнаружением темных линий в солнечном спектре Фраунгофер решил стоящую перед ним проблему. Теперь он мог проводить более надежные измерения коэффициента преломления, чем когда-либо ранее.

Однако для астрономии и физики это открытие лишь породило проблему: откуда берутся эти темные линии, которые, как выяснилось, были характерны и для спектров многих слабо светящихся неподвижных звезд.