태양광의 스펙트럼에서 암선을 발견 「프라운호퍼선」

프리즘의 무지개에 숨겨진 비밀

영국의 물리학자 아이작 뉴턴의 프리즘 분광 실험으로부터 약 150년 후인 1814년, 독일의 광학 기기 기술자 요제프 폰 프라운호퍼는 고정밀 프리즘을 탑재한 망원경으로 태양광의 스펙트럼을 관찰하고 있었는데, 깨끗한 무지개 빛의 스펙트럼 안에 어두운 선이 나타나는 것을 깨달았습니다. 스펙트럼에 암선이 있다는 것은 그 부분의 빛이 부족하다는 것을 의미합니다. 처음에 프라운호퍼는 이 암선이 광학 유리 문제로 발생했을 것이라고 생각하고 다른 광학 유리를 사용하여 관찰을 반복했습니다. 그러나 여러 번 관찰을 반복해도 암선이 사라지지는 않았습니다. 이 암선을 프라운호퍼선이라고 합니다. 프라운호퍼선은 실제로는 1802년 영국의 화학자이자 물리학자인 윌리엄 하이드 울러스턴에 의해 발견되었지만, 암선을 처음 발견한 프라운호퍼의 이름이 붙여졌습니다.

암선의 정체를 탐구

프라운호퍼는 태양광의 스펙트럼에 나타나는 암선의 수와 위치를 상세히 조사해, 약 600개의 암선이 있는 것을 확인했습니다. 그리고 계속해서 달이나 금성의 빛의 스펙트럼에 대해서도 조사해 보았습니다. 그러자 그 스펙트럼에도 암선이 발견되었습니다. 또한 그 암선의 수와 위치를 조사해 보았는데, 태양광의 스펙트럼의 암선과 일치하고 있었습니다. 프라운호퍼는 이 결과에 대해 달과 금성은 태양광을 반사하고 있기 때문에 태양과 같은 결과가 되어도 이상하지 않다고 생각했습니다. 그래서 프라운호퍼는 이번엔 여러 항성의 빛의 스펙트럼을 조사해 보았습니다. 그리하여 항성의 빛의 스펙트럼의 암선의 수나 위치가 태양광의 스펙트럼의 암선과는 다른 것을 발견했습니다. 프라운호퍼는 스펙트럼의 암선을 조사하면 태양이나 항성에 대해 자세하게 알 수 있을 것이라고 생각해, 태양광의 스펙트럼의 파장이 긴 적색의 빛으로부터, 주요한 암선에 A, B, C의 순서대로 기호를 붙였습니다. 그 외에도 프라운호퍼는 화염에 식염을 넣고 나트륨 원자의 불꽃 반응에서 발생하는 노란 빛의 스펙트럼을 조사해 보았습니다. 그러자 노란 빛의 휘선이 암선 D와 같은 위치에 나타났습니다. 프라운호퍼는 암선 D와 나트륨 원자의 휘선에 어떤 관계가 있다고 생각하고 이 결과를 보고했습니다만, 당시 과학자들에게 중요한 문제로 받아들여지지 못했고, 이 발견은 잊혀지게 되었습니다.