Spektroskopie - něco z historie

Spektroskopie - něco z historie:

 

V r.1666 zjistil Isaac Newton při pozorování průchodu světla skleněným hranolem, že délka barevné plochy je daleko větší než její šířka, a na základě dalších pokusů dospěl k závěru, že bílé světlo bylo hranolem rozloženo v to, co označil jako barevné SPEKTRUM. Tyto pokusy byly prvopočátkem spektroskopie, avšak za celých téměř sto let po Newtonovi nebyl v tomto směru učiněn žádný větší pokrok. Roku 1777 studoval Carl Scheele tmavnutí chloridu stříbrného způsobené světlem různých barev, zjistil, že účinek je největší u fialového konce spektra. Inglefield vyslovil roku 1803 názor, že za fialovou oblastí spektra by mohla následovat ještě oblast neviditelných paprsků, které by také způsobovaly tmavnutí chloridu stříbrného, existenci těchto ultrafialových paprsků prokázali Ritter a Wollaston. V r.1800 objevil William Herschel infračervené paprsky za červenou oblastí spektra.

 

Velký pokrok v experimentálních metodách studia spekter je spojen se jménem Joseph Fraunhofer (nar. r.1787, z chudé rodiny, v 11 letech dán do učení k výrobci zrcadel, ve 20 letech dílovedoucím, ve 22 ředitelem společnosti), v r.1814 postaven před problém, jak přesněji definovat barvy světla užívaného k měření vlastností různých skel. Pozorováním spektra získaného rozkladem slunečního světla zjistil, že toto spektrum protíná nespočetně silných a slabých vertikálních čar, asi 700 jich proměřil. Fraunhofer objevil mřížku na průhled a r.1823 zhotovil první skleněnou, získal tak možnost měřit přesně vlnové délky spektrálních čar, neměl ovšem představu o původu tmavých čar ve slunečním spektru, toto vysvětlení následovalo o 35 let později.

 

V r.1848 pozoroval Foucault, že sodíkový plamen, který vysílá čáru D, je také schopen ze světla sodíkového oblouku umístěného za ním tutéž čáru absorbovat. Na Kirchhoffovi pak bylo, aby zformuloval obecné zákony vzájemné souvislosti emise a absorpce světla, r.1859 to byl zákon, podle něhož "vztah mezi intenzitou vyzařování a schopností pohlcovat paprsky téže vlnové délky je pro všechna tělesa při téže teplotě konstantní". Nyní je zřejmé, že Fraunhoferovy čáry jsou způsobeny absorpcí světla určitých vlnových délek sluneční atmosférou. Na základě těchto čar lze určit, jaké prvky se vyskytují na Slunci, neboť k tomu stačí určit, které prvky na Zemi dávají jasné emisní čáry při stejných vlnových délkách, jaké přísluší tmavým Fraunhoferovým absorpčním čarám ve slunečním spektru.

 

Spolu s Kirchhoffem zkoumal spektra četných prvků také chemik Robert Bunsen. Při studiu spekter alkalických kovů lithia, natria a kalia si v roce 1861 povšimli jistých nových čar a přisoudili je dvěma novým alkalickým kovům, cesiu a rubidiu. Od té doby se spektroskopická identifikace stala nejlepším důkazem existence nového prvku.

 

Roku 1868 byla zveřejněna monumentální práce o slunečním spektru autora A.J.Ängströma z Uppsaly. Uvedl v ní vlnové délky asi 1000 Fraunhoferových čar na šest platných míst v jednotkách 10^-10 m. Tato jednotka byla pak na jeho počest nazvána angstrom (nepatří mezi jednotky SI, proto není přípustné ji u nás používat, nejbližší jednotkou je nanometr, 1 nm = 10^-9 m = 10 Å).

 

V r.1885 objevil J.J.Balmer zákonitost, jíž se řídí frekvence čar atomárního vodíku ve viditelné části spektra.

 

Po celé devatenácté století se věřilo, že čárová spektra atomů vznikají současným účinkem všech atomů, z nichž každý se chová jako oscilátor s velkým počtem různých period vibrace, teprve r.1907 vyslovil Arthur Conway domněnku, že jeden atom produkuje vždy jen jedinou spektrální čáru, v r.1908 W.Ritz ukázal, že pozorované frekvence představují rozdíly mezi určitými dvojicemi z řady hodnot označovaných jako spektrální termy. Dánský chemik Niels Bjerrum v publikaci nazvané "O infračervených spektrech plynů" ukázal v r.1912, ža absorpce infračerveného záření molekulami je podmíněna tím, že jejich rotační a vibrační energii lze zvyšovat jen po zcela určitých kvantech.

 

Problém spojený s interpretací atomových spekter byl vyřešen geniální prací Dána, který se stal nejvlivnějším fyzikem naší doby a současně objevitelem nového způsobu nazírání na svět. Niels Bohr (nar. r.1885, otec byl profesorem fyziologie na universitě v Kodani) byl předurčen k tomu, aby sloučil dva hlavní směry ve fyzice - německou školu teoretické fyziky (Planck, Einstein) a anglickou školu experimentální fyziky (Thomson, Rutheford). Bohr vyřešil problém atomových spekter tak, že ze starých představ převzal, co bylo správné a přidal ty nové představy, které byly nutné.

 

Jaroslava Vávrová