Ο Σερ Ουίλιαμ Χέρσελ ήταν ο πρώτος που αντιλήφθηκε ότι υπάρχουν ακτινοβολίες που δεν τις βλέπουμε, με το εξής πείραμα:
Με ένα τριγωνικό πρίσμα ανέλυσε το ορατό φως στα 7 χρώματα της ίριδας (ερυθρό, πορτοκαλί, κίτρινο, πράσινο, γαλάζιο, κυανό και ιώδες).
Έπειτα τοποθέτησε ένα θερμόμετρο σε κάθε χρώμα. Διαπίστωσε ότι κάθε χρώμα είχε την δική του θερμοκρασία, με το ιώδες να έχει την χαμηλότερη και το ερυθρό την υψηλότερη.
Βάζοντας το θερμόμετρο πέρα από το ερυθρό χρώμα, κατέγραψε μια ακόμα πιο υψηλή θερμοκρασία. Υπήρχε λοιπόν μια «αόρατη» ακτινοβολία που την ονόμασε «υπέρυθρη».
Κάτι ανάλογο συνέβη με τον Γερμανό Φυσικό και Βίλχελμ Ρέντγκεν, όταν ανακάλυψε την ακτινοβολία Χ το 1895. Δείτε παρακάτω, την πρώτη ακτινογραφία από τον Ρέντγκεν. Απεικονίζεται το χέρι του Άλφερν Φον Κόλλικερ.
Σήμερα γνωρίζουμε ότι το φως έχει διπλή φύση: σωματιδιακή και κυματική.
Άρα λοιπόν, το φως, είναι κύματα διαφόρων μηκών. Το σύνολο όλων των ακτινοβολιών λέγεται ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Η επόμενη εικόνα μας κατατοπίζει:
Βλέπετε όμως πως η παρατήρηση του ορατού φωτός παρέχει μικρή πληροφορία για κάποιο αντικείμενο. Οπότε, θα θέλαμε να γνωρίζουμε τι άλλες ακτινοβολίες εκπέμπει.
Για παράδειγμα, δείτε τα δύο ποτήρια νερό αριστερά στο ορατό φως. Φαίνονται ολόιδια. Αν όμως καταγράψουμε με κάμερα υπερύθρων την υπέρυθρη ακτινοβολία τους, θα μάθουμε ποιο είναι με παγωμένο νερό και ποιο με ζεστό:
Προηγουμένως είδαμε ότι η μελέτη του φάσματος ενός ουρανίου σώματος μπορεί να μας πληροφορήσει για την θερμοκρασία του. Στην πραγματικότητα είναι ο μοναδικός τρόπος για να μάθουμε κάτι για το ουράνιο σώμα όπως:
- Την θερμοκρασία του σώματος
- Την χημική του σύσταση
- Την απόστασή του από την Γη, την ταχύτητά του, αν μας πλησιάζει ή αν απομακρύνεται
- Το μαγνητικό του πεδίο
- Την σύσταση της μεσοαστρικής ύλης
Πώς επιτυγχάνονται τα παραπάνω; Με την φασματοσκοπία.
Ένα θερμό μελανό σώμα εκπέμπει συνεχές φάσμα (χωρίς κενά). Αν όμως παρεμβληθεί κάποιο αέριο, τότε στο φάσμα εμφανίζονται κάποια κενά. Δείτε την εικόνα παρακάτω, όπου εμφανίζονται το «φάσμα εκπομπής» και το «φάσμα απορρόφισης» του αερίου. Το ένα συμπληρώνει το άλλο:
