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StellarNet光纤光谱仪测量闪电的光谱和颜色组

作者:维尔克斯  时间:2022-7-5 9:34:32

本文就StellarNet光纤光谱仪关于闪电光谱的探测,对光谱仪测闪电的颜色和组成研究做了简单介绍。

闪电是什么?闪电是地面和云层之间或云层内的一系列快速放电。它通常发生在雷暴期间,但你也可以在沙尘暴、森林火灾、龙卷风、火山爆发等期间发现闪电。巨大的电流,可以高达数万安培,迅速加热仅几厘米宽、几英里长的空气柱,使其温度达到20-30,000摄氏度,是太阳表面的几倍。



闪电是什么颜色?光谱仪测闪电

闪电可以有各种颜色。我们最常看到的是白色的闪电,但它可以呈现出彩虹中的任何一种颜色,从红色(在红外波段)到紫色(在紫外区域)。根据天气条件,你可能会在边缘看到其他颜色的影子。湿度、大气中的微粒和环境条件都会对闪电的颜色产生影响。闪电的温度也会影响我们看到的颜色。它的温度越高,颜色就越接近光谱的末端。一个闪电的温度可以高达50,000华氏度,比太阳表面的热量还要高。此外,闪电和观察者之间的距离也会影响他们所看到的东西。当光线穿过大气层到达观察者时,它们会被空气中的微小灰尘颗粒散射,从而使光线呈现出不同的颜色。


闪电不同的颜色意味着什么?

       当闪电击中时,不同的粒子会散射这种光,并导致击中后出现蓝色、粉红色、紫色、白色,甚至是褐色的色调。在暴风雪期间,你有时会看到更多的粉色或绿色,因为雪花往往会使光线更加弯曲。这些颜色可以让人了解到在雷暴期间会出现什么情况。



闪电发光的原因是什么?

       闪电强大的电流,可以瞬间加热空气,在这极高的温度条件下,空气分子被解离成原子并被电离成等离子体。下面的光谱显示了来自氮原子和氢原子的电子转换线。闪电光谱有很多强的离子线和原子线,其中N II线和O I线很丰富。当通过棱镜观察闪电时,你可以看到大气中的气体所发出的颜色。


通关光纤光谱仪的手段,你可以探测到原子和离子的电子转变。下图是一个典型的闪电光谱图,采用通用的可见到近红外光纤光谱仪就可以测量。光谱图上清晰地显示了十几种不同的气体元素特征谱线。例如O I谱线在775nm左右,N I谱线在748nm左右。



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