오래전부터 사람들은 빨강부터 보라까지의 무지개를 볼 수 있었지만 무지개의 색이 바로 백색의 햇빛이 가지고 있는 여러 성분들이 펼쳐져서 나타난 것이라는 것을 알게 된 것은 그렇게 오래되지 않았다. 1666년 뉴턴은 처음으로 햇빛을 프리즘에 비추어 그것의 스펙트럼, 즉 색성분별로 분해된 빛을 관찰할 수 있었다. 이것이 물질의 구성원리를 탐구하는 열쇠로 현대물리학의 발전에 큰 공헌을 하게 된 분광학(spectroscopy)이라는 학문분야의 출발이었다.
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기체의 스펙트럼_회절격자를 이용하여 특정한 기체의 스펙트럼을 측정한다. 그림의 왼쪽에서 백색광을 비추어 기체가 들어 있는 관 속을 통과시키고, 이를 회절격자를 통해 빛을 분해하면 특정한 영역의 빛이 빠진 스펙트럼이 관찰된다.
1800년대 초반에 들어서 햇빛에는 눈으로 볼 수 있는 가시광선뿐만 아니라 그보다 파장이 더 긴 적외선, 파장이 짧은 자외선이 포함되었다는 것, 또한 이들 연속적으로 분포된 스펙트럼에서 굉장히 많은 좁은 검은 띠가 있는 것, 다른 별 빛도 이러한 특정한 스펙트럼을 가진다는 것 등을 알게되어 분광학은 급격하게 발전하였다.
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빛의 파장분포를 측정하는 분광계_ 분광계는 회절격자로 빛을 회절시켜 빛의 성분을 측정한다.
특히 프라운호퍼(J. Fraunhofer)는 태양빛의 검은 띠를 발견했을 뿐만 아니라 회절격자를 발명하여 빛의 스펙트럼에서 정확한 파장 분포를 해석해 낼 수 있게 되었다. (회절격자를 처음 고안한 사람은 리텐하우스이고 프라운호퍼는 독립적으로 이를 다시 발명했다)
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프라운호퍼 선_ 태양의 흡수스펙트럼인 프라운호퍼 선의 일부분이다. 사진에 보이는 부분은 434.0 ~ 436.0 nm의 좁은 영역으로 왼쪽 끝에는 434.047nm인 수소의 H-gamma 선이 굵게 나타나 있다.
이후 키르히호프는 특정한 원소에 따라 고유의 스펙트럼이 있다는 것과 어떤 물질이 특정한 온도에서 특정한 파장을 방출하는 능력과 흡수하는 능력이 같다는 키르히호프의 법칙을 알아 내었다. 이로부터 프라운호퍼 선으로 불리는 태양의 검은 흡수선은 바로 태양 내부에서 발생된 연속스펙트럼이 표면의 상대적으로 '차가운' 기체에서 흡수된 결과라는 것을 알았고, 이로부터 태양의 대기상태에 대한 해석이 가능해졌다.
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