弗劳恩霍夫 1817:574 条暗线是刻度
慕尼黑科学院《纪要》第 5 卷于 1817 年刊出弗劳恩霍夫测定玻璃折射与色散的论文,页码 193–226。他在 B 与 H 之间数到 574 条太阳暗线,把较强的线当作折射率的刻度。这篇没有把暗线派给各种物质。
约瑟夫·冯·弗劳恩霍夫测定不同玻璃的折射与色散、以改进消色差望远镜的论文,刊在慕尼黑皇家科学院《纪要》里。这一卷标明的是科学院的 1814 年与 1815 年,卷次为第 5 卷,页码 193–226,刊印年份是 1817 年。单行本也在 1817 年出现。对象不是后来把谱线派给各种物质的那些论文。对象是这一篇:太阳光谱里有许多暗线,他数过,并用其中较强的线当作读折射率的固定标记。
破除误解:暗线不是已经完成的成分表
第一个误解,是把这些暗线读成他已经指出每条线属于哪种物质,因而太阳和恒星的化学组成已经写在这一卷里。论文的题目是玻璃的折射本领和颜色分散本领,落点是消色差望远镜。暗线在文中的职务是刻度:连续光谱被拉开以后,若没有固定的标记,就无法对同一条颜色重复读取角度。标记使燧石玻璃、冕牌玻璃以及水、松节油这类液体的折射率可以互相比。比较的是光学玻璃。比较不是一张物质名单。
第二个误解,是把暗线当成棱镜的幻觉或狭缝的衍射,好像换一个距离就会消失。他改变窗前孔径,也改变仪器与窗的距离,线还在。线还在,他才把它们写成阳光本身的性质,而不是装置随手造出来的条纹。灯焰的光没有这一大套暗线。灯焰在他标为 D 的位置给出一条亮线,而且这条亮线是双的。太阳光给暗线,灯焰给亮线。两种光并排,是为了说明暗线跟着阳光走,不跟着棱镜的偶然安排走。并排不是为了给亮线或暗线各派一种物质。
第三个误解,是把沃拉斯顿 1802 年看见的少数暗隙,和这一卷的 574 条收成同一句话。沃拉斯顿已经看见光谱里有几处暗的间断,并把它们读成颜色与颜色之间的边界。弗劳恩霍夫在 B 与 H 之间数到大约 574 条,有的粗,有的细,有的几乎全黑。数目已经说明它们不是几块色带的边界。边界只需要几条。574 条分布在色带内部。他从中挑出最清楚的几条,用字母标记,当作以后读角度时的基准。字母是他的记号。记号不是物质的名字。
第四个误解,是为这一卷指定一个唯一的宣读日。书目上有人写 1815 年在科学院宣读,也有人把呈交的日子写到卷子付印之前的另一天。这些说法彼此并不重合。可以核对的是印刷品本身:第 5 卷,页 193–226,卷名所覆盖的年份是 1814 与 1815,出版年是 1817。本页用印刷品的卷、页和出版年,不用一个无法从这一份印刷品里单义读出的宣读日。
刻度是为了玻璃,不是为了星的成分
消色差望远镜要求不同玻璃的色散能够互相抵消。抵消需要知道每种玻璃把每种颜色折得有多厉害。颜色若只凭眼睛分成红橙黄绿,边界游移,角度就读不准。暗线把光谱切成可以指认的位置。他用经纬仪一类的测角装置读出光线进出的角度,再对每一条选定的暗线算出一个折射率。表是按线和按玻璃列的。燧石玻璃和冕牌玻璃是望远镜镜片的材料。水和松节油出现在同一类表里,是因为液体也能把光分散,可以用来核对方法,不是因为这一篇在分析它们的成分。
太阳、月亮和行星给出同一套暗线。行星的光是反射的阳光,套同一套线,和他「线在阳光里」的判断一致。他后来注意到天狼星和其他亮星的图案与太阳并不相同。那是后续的观察。后续说明暗线不是每一种光都相同的仪器污点。后续仍然不是这一卷已经完成的恒星成分目录。1817 年这一篇的正文职责,是把 574 条里可用的标记交给玻璃的折射率。恒星图案不同,至多说明标记跟着光源走。它没有在这一卷里把每条标记翻译成一种物质。
字母 B、C、D、E、F、G、H 是他用来称呼较强暗线的名字。名字让后来的人可以指着同一条线说话。指着说话,和知道这条线从哪种原子来,是两件工作。前一件在 1817 年的表里。后一件不在。
它证明什么,停在哪里
它证明:在 1817 年刊出的这一卷里,太阳光谱在 B 与 H 之间被数出大约 574 条暗线。它证明这些线不因改变孔径和距离而消失,因而被他写成阳光的性质。它证明灯焰没有这套暗线,而在 D 的位置有一条双的亮线。它证明他把较强的线用作玻璃与若干液体的折射率标记,目的是改进消色差望远镜。它没有把暗线派给各种物质。它没有列出各颗星由哪些物质组成。它也没有一个可以单义核对的宣读日来代替卷、页和 1817 这个出版年。
后来的分光研究用这些字母去认物质。那是后来的论文。后来的论文可以解释 D 线附近为什么灯焰是亮的、阳光是暗的。解释不能倒填成 1817 年的表已经是一张成分表。这一页只守暗线的数目、它们作为刻度的用法,以及这一篇没有做的指认。
跨域连接
- 光的色散与彩虹:总览用色散说明棱镜和彩虹如何把混合光拉开,并把暗线放在这条谱系的起点。本页只展开 1817 年这一卷:574 条、字母标记、以及标记服务于玻璃的折射率。对读时不要把总览里后来的天体化学用法写进这一卷的表。
- 杨 1801:1801–1802 年的干涉讲的是薄片的条纹如何随厚度改变。1817 年的暗线讲的是阳光里一批不随孔径消失的暗标记。两边都是光学里需要和「仪器造成的假条纹」分开的现象。对读时不要把薄片的干涉条纹数写成 574,也不要把暗线写成双缝。
- 几何光学与透镜:透镜页讲折射如何成像,以及不同颜色焦点不重合。消色差物镜正是要用两种玻璃把这种不重合抵消。本页提供 1817 年为这种抵消准备的刻度,不提供透镜组的设计步骤。对读时把折射率的表和镜片的曲率分成两件事。
- 光谱学:化学里的光谱学后来把发射与吸收用来认物质。1817 年还没有那一步。对读时用这一页核对「标记」和「指认」的先后:先有可以重复读取的暗线,后有人问线属于谁。不要把后一步的名单抄回前一步。
- 电磁波谱:电磁波谱把可见光放进更宽的频率序列。弗劳恩霍夫的 B 到 H 仍在可见颜色里面。他读的是棱镜上的角度,不是后来的波长米制。对读时不要把 574 条写成已经覆盖了可见光以外的全部谱段。
参考文献
- Fraunhofer, Joseph. "Bestimmung des Brechungs- und Farbenzerstreuungs-Vermögens verschiedener Glasarten, in Bezug auf die Vervollkommnung achromatischer Fernröhre." Denkschriften der königlichen Akademie der Wissenschaften zu München für die Jahre 1814 und 1815 5 (1817): 193–226.
- Wollaston, William Hyde. "A Method of Examining Refractive and Dispersive Powers, by Prismatic Reflection." Philosophical Transactions of the Royal Society of London 92 (1802): 365–380. 用来把「少数暗隙被读成色带边界」与 1817 年的 574 条分开。