สเปกตรัม

นักดาราศาสตร์ศึกษาวัตถุท้องฟ้า โดยอาศัยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่วัตถุแผ่รังสีออกมา  การวิเคราะห์สเปกตรัมทำให้เราทราบถึง คุณสมบัติทางกายภาพซึ่งได้แก่ อุณหภูมิ พลังงาน องค์ประกอบทางเคมี รวมทั้งความเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ อย่างไรก็ตามในการศึกษาสเปกตรัม สิ่งแรกที่เราจะต้องทำความรู้จักคือ นิยามของวัตถุดำ 

วัตถุดำ (Blackbody) ไม่ได้หมายถึงวัตถุสีดำ แต่เป็นวัตถุในอุดมคติ (Ideal) ซึ่งมีคุณสมบัติในการดูดกลืนรังสีทุกชนิด มันจึงไม่สามารถสะท้อนแสง อย่างไรก็ตามวัตถุดำจะแผ่รังสีออกจากตัวมันเอง เมื่อรังสีถูกหักเหด้วยแท่งแก้วปริซึมหรือแผ่นเกรตติ้ง จะให้แถบสเปกตรัมต่อเนื่อง วัตถุที่มีคุณสมบัติที่ใกล้เคียงกับวัตถุดำ ได้แก่ โลหะไส้หลอดสูญญากาศ เป็นต้น

ปี ค.ศ.​1672: เซอร์ไอแซค นิวตัน ได้ทำการทดลองโดยใช้แท่งแก้วปริซึมหักเหแสงอาทิตย์ ให้แยกออกเป็นแถบแสงสีรุ้ง เรียกว่า "สเปกตรัม"  ต่อมาในปี ค.ศ.1814 โจเซฟ ฟอน ฟรังโฮเฟอร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ได้ทำการทดลองซ้ำโดยใช้แผ่นเกรตติ้งแทนแท่งแก้วปริซึมหักเหแสงอาทิตย์ เขาพบเส้นมืดปรากฏบนแถบสเปกตรัมมากกว่า 600 เส้น ดังภาพที่ 1 (ในปัจจุบันตรวจพบมากกว่า 30,000 เส้น) นักเคมีในยุคต่อมาเรียกเส้นมืดเหล่านี้ว่า เส้นดูดกลืน (Absorption lines) ธาตุแต่ละชนิดทำให้เกิดเส้นดูดกลืนที่แตกต่างกัน