프라운호퍼선(태양광 스펙트럼의 암선)의 정체

분젠과 키르히호프

1859년 독일의 화학자 로베르트 빌헬름 에버하르트 분젠과 물리학자 구스타프 로베르트 키르히호프는 스펙트럼 측정 연구를 진행하고 있었습니다. 분젠이 발명한 분젠 버너는 거의 무색의 불꽃을 낼 수 있었는데, 분젠과 키르히호프는 이 불꽃에 물질을 넣고 물질에서 나오는 빛의 스펙트럼을 조사하는 스펙트럼 분석법(염광 분광 분석)이라는 분석법을 개발했습니다. 1860년에 이 방법으로 세슘과 루비듐을 발견했습니다.

태양광의 스펙트럼 분석

분젠과 키르히호프는 스펙트럼 분석법으로 태양광 스펙트럼을 분석하여 프라운포퍼선의 D선을 조사했습니다. 두 사람은 태양광의 스펙트럼에 D의 암선이 생기는 것은 태양광이 나트륨 원자가 방출하는 빛을 포함하지 않기 때문이라고 생각했습니다. 그리고 태양광과 나트륨 원자의 빛을 혼합하면, 나트륨 원자의 D의 휘선이 태양광의 D의 암선을 보충해, 전체적으로는 D의 암선이 사라질 것이라고 생각했습니다. 그런데 실험의 결과는 D의 암선이 사라지기는 커녕 예상과 정반대로 원래보다 더 어두워져 버렸습니다.

암선의 정체를 찾아내다

분젠과 키르히호프는 암선이 발생하지 않는 오일 램프의 빛과 나트륨 원자의 빛을 이용하여 비슷한 실험을 했습니다. 그러자 D의 암선을 가진 스펙트럼을 관찰할 수 있었습니다. 두 사람은 이 결과에 대해 '오일 램프의 불꽃에는 나트륨 원자가 많이 있지만, 거기에 나트륨 원자가 방출하는 빛이 오면 오일 램프의 나트륨 원자가 빛을 흡수하기 때문에, 결과적으로 D의 위치의 빛이 결여되어 암선이 생긴다'라고 결론지었습니다. 즉, 분젠과 키르히호프는 원자 자체가 발광하는 빛과 같은 빛을 흡수하는 것을 발견한 것입니다.