您是否曾對雨後的彩虹感到驚奇？那道橫跨天際的七彩光帶，其實就是大自然最壯麗的「光譜」展示。但光譜不僅僅是美麗的自然現象，它更是科學家解開宇宙奧秘、分析物質成分的關鍵鑰匙。本文將帶您深入了解光譜的定義、類型及其在科技中的重要應用。

光譜的科學定義：光的指紋

簡單來說，光譜（Spectrum）是將複色光（如太陽光）通過光學儀器（如三稜鏡）分散後，按照波長長短或頻率高低依次排列所形成的圖案。每一種光，都由不同波長的光波組成，而光譜就像是揭示這些組成成分的「光的指紋」。

光譜的三種主要類型

根據其呈現的形式，光譜主要可以分為三種類型，每種類型都揭示了光源或其路徑上物質的不同資訊。

1. 連續光譜 (Continuous Spectrum)

由熾熱的固體、液體或高壓氣體發出的光所形成，包含了從紅光到紫光所有顏色的光，光色之間沒有任何間斷。我們日常看到的太陽光和傳統白熾燈泡發出的光，都屬於連續光譜。

2. 發射光譜 (Emission Spectrum)

當稀薄的氣體被加熱或通電至高溫時，其原子會發出特定波長的光，形成由幾條獨立、明亮的彩色線條組成的光譜。每種化學元素都有其獨一無二的發射光譜，因此它也被稱為「線光譜」，是鑑定物質成分的有力工具，例如霓虹燈就是利用氖氣的發射光譜製成。

3. 吸收光譜 (Absorption Spectrum)

當連續光譜的光穿過一種較冷的物質（通常是氣體）時，該物質的原子會吸收其特徵波長的光，導致在連續的背景上出現數條暗線。透過分析這些暗線的位置，科學家可以反推出該氣體的化學成分。例如，分析太陽光譜中的暗線（夫朗和斐線），就能得知太陽大氣層的組成。

光譜在生活與科技中的驚人應用

光譜學的應用無所不在，早已深入我們的生活和尖端科技中：

• 天文學：分析恆星和星系的光譜，可以得知它們的化學成分、溫度、密度、甚至是移動速度，是人類探索宇宙的主要手段。
• 化學分析：在實驗室中，光譜儀被用來快速、精確地鑑定樣品中的化學物質，廣泛應用於食品安全、環境監測和藥物檢測。
• 照明科技：LED燈的「色溫」和「演色性(CRI)」都與其光譜分佈密切相關。工程師透過調整材料，設計出特定光譜的燈光，以滿足從居家照明到專業攝影棚的不同需求。
• 醫療診斷：特定的醫療儀器利用光譜技術來檢測血液中的含氧量（血氧儀）或分析組織樣本。

如何看懂一張光譜圖？

在科學應用中，光譜通常以圖表呈現。X 軸代表光的波長（單位通常是奈米 nm），Y 軸則代表該波長光的相對強度。透過觀察圖中能量峰值的位置，就能了解該光源主要由哪些顏色的光組成。

結論

從一道簡單的彩虹到複雜的星系分析，光譜是連結我們肉眼所見世界與微觀原子世界的橋樑。它不僅揭示了光的本質，更成為推動現代科技發展不可或缺的強大工具。下次當您看到彩虹時，不妨想想它背後所蘊含的深奧科學吧！