V roce 1868 učinil francouzský astronom Pierre Janssen objev, který mu jistě záviděl nejeden chemik. Během úplného zatmění Slunce totiž zjistil, že se ve Slunci vyskytuje doposud neznámý chemický prvek. Janssen nalezl tento prvek, jenž posléze dostal jméno po antickém bohovi Slunce Héliovi, i přesto, že jej od Slunce dělilo propastných sto padesát milionů kilometrů. Podařilo se mu to díky spektroskopu – přístroji, který byl vynalezen jen o osm let dříve a dokázal rozluštit informace zašifrované v paprscích světla.
I když je sluneční světlo bílé, skládá se ze světla mnoha barev, jež se liší vlnovou délkou. Rozklad bílého světla na základní barvy přitom důvěrně známe třeba z duhy, kdy se sluneční světlo láme na dešťových kapičkách a zároveň se rozkládá. Výsledkem je duha, barevné spektrum ve tvaru oblouku. V 17. století přišel anglický učenec Isaac Newton na to, že dešťovou kapku může nahradit skleněným hranolem. Právě tato skutečnost byla podstatná pro vznik zařízení, jež umožnilo Janssenovi rozpoznat ve Slunci hélium. Skleněný hranol se totiž stal srdcem spektroskopu.
Vědci si povšimli, že se spektra různých světelných zdrojů výrazně odlišují. Jinak vypadalo spektrum Slunce a jinak zase spektrum získané rozkladem světla plamene kahanu. Nejzajímavější vzhled ale získalo spektrum plamene v okamžiku, kdy se v něm zahřívala nějaká chemická látka. Ukázalo se totiž, že namísto spektra, ve kterém přechází jedna barva ve druhou podobně jako u duhy, není toto spektrum spojité, ale skládá se zpravidla hned z několika různobarevných světlých čar či pásů, oddělených tmavými prolukami.
Aco víc, poloha těchto světlých čar ve spektru byla u různých chemických prvků i sloučenin odlišná a jedinečná!
Zejména chemici si záhy uvědomili, že mají k dispozici novou, mimořádně citlivou metodu, s jejíž pomocí mohou analyzovat složení různých látek. Neotáleli ale ani astronomové, kteří spektroskopii, jak se nové metodě začalo říkat, s mimořádným úspěchem využili k rozboru světla Slunce i vzdálených hvězd. Janssenův úspěch tedy spočíval v tom, že pozoroval doposud neznámou část slunečního spektra, kterou správně přiřadil novému chemickému prvku.
Cédéčko místo hranolu Spektra tvořená světlými čárami či pásy na tmavém pozadí se nazývají emisní, protože pocházejí ze světla, které bylo emitováno neboli vyzářeno atomy či molekulami dané látky. Spatřit je není nic těžkého! Pomůže vám v tom jednoduchý spektroskop, jejž si postavíte doma. Co budete potřebovat? Především vhodný optický prvek, na němž světlo rozložíte. Neshánějte se ale po skleněném hranolu. Postačí vám i kousek CD či DVD disku, který funguje jako tzv. difrakční mřížka – modernější obdoba hranolu. Podmínkou je, aby byl disk, který použijete, zcela zaplněn daty a datová stopa sahala až k jeho vnějšímu okraji.
Překopírujte si vystřihovánku spektroskopu vytištěnou na této straně na tvrdší karton a podél silné obvodové čáry ji pečlivě vystřihněte. Poté vyřežte na vyznačeném místě tenkou štěrbinu širokou maximálně 0,5 mm. Pokud se vám to nepovede, můžete štěrbinu zúžit nalepením neprůhledné lepicí pásky nebo můžete k hraně štěrbiny přilepit rovný břit ze skalpelu. Následně vlepte na vyznačené místo ústřižek CD či DVD tak, aby jeho nepotištěná strana, na kterou se zapisují data, zůstala nahoře. Pozor! Některé disky při stříhání praskají, ústřižek ale nesmí být ani poškrábaný, natož popraskaný. Možná budete muset vyzkoušet několik disků, než naleznete ten dobře stříhatelný.
Vystřihovánku spektroskopu poté ohněte podél šedých tečkovaných linií a přilepte k sobě jednotlivé části označené shodnými písmeny. Výsledkem bude malý spektroskop. Přiložte oko k širokému vstupnímu otvoru a uzoučkou štěrbinu namiřte na jasný zdroj světla, nejlépe nějakou zářivku či výbojku. Při vhodném natočení oka zahlédnete spektrum zářících plynů, kterými jsou tyto výbojky plněny. Bude tvořeno několika různobarevnými čarami (tzv. čárové spektrum). Spektrum Slunce nebo klasické žárovky ale bude vypadat odlišně. Tyto zdroje totiž vyzařují v celém rozsahu viditelného světla. Jejich spektrum proto bude mít spojitý charakter v podobě souvislého barevného pásu. I v něm ale můžete rozpoznat jemné detaily, tzv. absorpční čáry. Vypadají jako nenápadné tmavé linie přetínající světlé sluneční spektrum zleva doprava. Na těchto místech spektra bylo sluneční světlo pohlceno chemickými látkami, které se mu postavily do cesty na jeho cestě do vašeho oka.
O autorovi| JAN PÍŠALA, Autor je chemik, pracuje ve Hvězdárně a planetáriu v Brně
