T.他在美国 - 太阳，月亮和无数星星的天空中灯光灯 - 自从记录历史之前长期以来一直是奇迹的源泉。巧妙的努力来衡量他们的距离在第3世纪的B.C.和天文学家和天体物理学家今天开始认真，仍然用高动力的望远镜和电脑，仍然思考宇宙并试图挑剔千年古代问题的答案。
但是，这一研究中最重要的发现之一不是通过高倍望远镜或计算机，也不是通过任何仰望天空的人取得的。200年前，巴伐利亚玻璃制造商兼研究员约瑟夫·冯·夫琅和费(Joseph von Fraunhofer)在他的实验室里用简单的设备进行了实验，发现了阳光光谱中的黑线。他不知道这个奇怪的发现会让未来的科学家计算恒星的距离，并促成所有科学史上最重大的进步之一——承认宇宙正在膨胀。
j约瑟夫·弗劳恩霍夫于1787年3月6日出生在下巴伐利亚州的斯特劳宾。在他的父母双方，他的祖先都与玻璃生产有世代的联系。约瑟夫，11个孩子中最小的一个，可能在他父亲的店里工作。约瑟十岁的时候，他母亲去世了;一两年后，他的父亲去世了，约瑟夫的监护人把他送到慕尼黑，师从为宫廷制作镜子和装饰玻璃的玻璃工匠菲利普·安东·韦奇塞尔伯格(Philipp Anton Weichselberger)。这本该是一段令人羡慕的学徒生涯，但魏克塞尔伯格是一位严厉的师傅，他给学徒们卑微的工作，却很少教他们玻璃制造方面的知识。他不让约瑟夫读他喜欢的科学书籍，晚上不给他台灯，还禁止他参加为慕尼黑学徒提供一些贸易以外的教育的周日班。
约瑟夫忍受了两年的痛苦，但他的故事轮到了可能来自查尔斯狄更斯小说。weichselberger的房子崩溃了，埋葬了约瑟下面。他的救援是危险的，花了几个小时，给予王子 - 选择王子最大的四分之一的时间来抵达现场。该事故使Joseph这座城市的英雄，以及慕尼黑的德国博物馆的仍然存在的木刻展示了Maximilian，武器外向，欢迎男孩回到生机。Maximilian邀请了Joseph到他的城堡，并把他放在照顾他的顾问，工业家Joseph Von Utzschneider。Utzschneider，意识到这位幸运的年轻人很明亮，并且有一个渴望知识，在数学和光学上与书籍提供Joseph。
Maximilian给了Joseph一件慷慨的礼物，足以购买他的学徒和购买光学磨床。然后约瑟队成立了一张小型商业雕刻牌，这未能以谋生为生。如果没有收入来源，也许意识到学徒并不明智地离开既定路线进入他的工艺，他回到Weichselberger，在周日和Optician，Joseph Niggl，周日工作。WeichSelberger仍然不允许他他的阅读灯。
最终，Utzschneider在手中取出了东西，看到这个男孩被提供了书籍和时间和光线阅读他们，并安排了一个具有相当大的科学牧师的Ulrich Schiegg，为他的兴趣和教育。当Utzschneider判断约瑟夫被充分准备时，他招募他在伊斯科讷人自己的光学研究所在Benediktbeurern工作，约瑟夫协助制造了望远镜镜片和测量仪器。埃斯科德德仍然在20多岁的20多岁时，伊斯科德德将他担任该研究所的玻璃工程。
T.改进望远镜和测量仪器的镜片是该研究所的主要目标，在他到达后不久，夫琅和费就开始专注于基础研究，即光的性质及其折射的研究。1807年，20岁的他提交了第一篇重要的科学论文。
1814年，27岁的夫劳恩霍夫在他的实验室里对不同类型和形状的玻璃折射光的方式进行了更精确的测量。从古代起，人们就知道棱镜能把普通的白光变成彩虹。但之前的假设是颜色是在棱镜里的。艾萨克·牛顿在17世纪60年代就已经证明，白光是由红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝色和紫色这些光谱中有序排列的颜色组成的。不同波长的光形成了不同的颜色。波长越长，越靠近光谱的“红”端。波长越短，越靠近紫色或“蓝色”端。
虽然现代科学发现在真空或真空空间中光速会有细微的变化，但在大多数情况下，可以有把握地假设这种情况下的速度是不变的。但光从一种介质到另一种介质(例如空气到水)的速度就不是这样了。一种介质的“折射率”表明光通过该介质时的速度与光通过另一种介质时的速度是如何不同的。1
当一束白光穿过一个棱镜时，光线中的颜色并不都是相同的弯曲，这是因为一种材料(在这种情况下，不管棱镜是由什么制成的)的折射率会因光的波长的不同而略有不同。波长越短，折射的强度越大。当白光分裂成可见颜色时，红光弯曲最小;紫光,大多数。
从古代起，人们就知道棱镜能把普通的白光变成彩虹。但之前的假设是颜色在棱镜里。
一个障碍Fraunhofer和其他他的时间的研究人员面临的是，光谱中的颜色并不彼此急剧分开。仔细观察由棱镜的光线产生的光谱，研究人员不能精确地判断，其中红色变为黄色。颜色将一个融为一体。实验后试验证明在解决这个问题时不成功，但在Fraunhofer的尝试中，有一个结果特别有趣的他。
他用燃烧的酒精和硫磺产生的火焰作为光源，他看到当光线穿过他的棱镜时，结果是在光谱的橙色区域出现了一条清晰的亮线。由于好奇心的激发，夫琅和费用太阳作为光源重复了这个实验，想看看光谱是否会显示出类似的谱线。牛顿通过让阳光穿过百叶窗上的一个小圆孔，穿过棱镜，落在屏幕上来研究光谱。夫琅和费用一个窄缝代替了牛顿百叶窗上的圆孔，用一种测量角度的测量仪器代替了牛顿的屏幕，这种仪器被称为经纬仪望远镜。
他在报告中写道:“在这个光谱中寻找我在人造光光谱中发现的亮线时，我发现了无数条不同厚度的垂直线。它们比光谱的其他部分更暗，有些是完全黑色的。”2当他调整窗口快门狭缝或对其设备的间距进行了各种调整时，这些线条仍然是相同的，从而排除了线路是他的实验装置的产品的可能性。它们是太阳能光线本身的财产。
一世在开创性的论文中，夫琅和费宣布了他的发现:来自太阳的光谱被许多黑线打断，这些黑线存在于所有的阳光中，无论是直接的还是从地球上的其他物体或从月球和行星反射的。他标记了太阳光谱中最显著的10条线，并最终报告说他发现了574条线。
继续进行调查，弗劳恩霍尔检测到暗线也出现在几颗亮颗恒星的光谱中，但在略微不同的布置中。他排除了在光线通过地球大气层时产生的线条的可能性。如果是这种情况，他们不会出现不同的安排。他得出结论，这些线源于星星和太阳的性质，并携带有关光源的信息，无论源头有多远。Fraunhofer不知道这些信息是什么，如何为未来服务，或者“Fraunhofer线路”将成为科学的家庭学期。
Fraunhofer是一个繁忙而有效的企业家，在他的领导下，该研究所成为望远镜的领先制造商。他在他的回忆录中写道，“在制作实验中......我主要认为他们与实际光学的关系。我的休闲不允许我制作任何[其他实验]或将它们延伸更远。我所采取的道路......对物理光学有了带有的有趣结果，因此很大程度上希望大自然的熟练调查人员屈服于关注。“他们肯定会！
每条线代表一个特定的元素和
线的强度与线的丰度有关
那个元素。
然而，在他的一生中，夫琅和费并没有从他的同龄人那里得到应有的认可。著名的研究人员如Hans Christian Ørsted和John Herschel到研究所拜访过他，但其他人认为他只是一个工匠，或者对研究所为保护其垄断而实行的过度保密做法感到不满。
巴伐利亚最终选择了庆祝她的家乡儿子。1821年，在他完全缺乏学术训练的激烈争论之后，巴伐利亚皇家科学院任命他为“特别访问成员”。两年后，他成为他们物理藏品的馆长。1822年，埃尔兰根大学授予自学成才的弗劳恩霍夫名誉博士学位。1824年，夫琅和费成为von.弗劳恩霍夫当国王马克西米利亚我约瑟王某被称为巴伐利亚皇冠公务员秩序的骑士。慕尼黑市通过让他救援城市税来标志着这个场合。
肖像描绘了von fraunhofer作为一个充足的，生动的人，但他总是有些脆弱。他在玻璃炉中的作品，含有有毒铅氧化物可能导致他的死亡，从6月1826年，来自“肺结核”。他是39。
Utzschneider，显然在研究所的望远镜上思考Fraunhofer的工作，用“他让我们更接近星星”来颂扬他。他可能更准确地说，他的年轻朋友在旅程中给了我们一个基本的腿，以找到令人惊讶离这很远因为冯·夫琅和费确实在星光中发现了隐藏的密码。
你直到19世纪初，恒星的化学和物理组成似乎还是个难以获得的知识。然而,在本世纪中叶,开始有严重的挑战,假设当研究人员如安德斯·埃利福柯,和乔治·斯托克斯爵士承认,一双行弗劳恩霍夫发现在太阳的光谱波长一样一条线在实验室看到的光谱钠。很明显，太阳一定含有钠。
在19世纪50年代后期，一对年轻的研究人员——物理学家古斯塔夫·基尔霍夫和化学家罗伯特·本森(本生灯的制造者)——证实了夫琅和费尔发现的线条是太阳大气中不同化学元素的特征。威廉·哈金斯在1863年对他们的工作和夫琅和费对恒星光谱的研究进行了跟进，发现了存在于地球和太阳中的元素也存在于恒星中。哈金斯写道:“在这颗被解开的星光中，存在着一种奇怪的密码。如今，在一位天文学家的手中，棱镜在揭示未知事物方面的作用甚至比传说中的“阿葛瑞帕的魔镜”还要强大。通过观察夫琅和费线的模式，并注意到它们在光谱中出现的位置，就有可能分辨出一颗恒星的化学成分。
在这张照片的基础上，我们现在更好地了解星形中央区域的核反应产生能量，主要以光子的形式，它向外行进到星形外部。在通过一些星形的旅程中，高度电离原子，构成明星的流体物质吸收并重新发射光子。辐射最终流入星际空间，保留了该活动的最后一层的图像，其中一些波长现在缺少该图像。缺失波长（生效，缺失颜色）显示为频谱中的黑线，称为“吸收”线。每个线表示特定元素，并且线的强度与该元件的丰度有关。线的大小和形状与恒星流体物质中的温度，压力和湍流运动有关。
使用Fraunhofer线来帮助分类星星的过程在1860年代开始，当罗马在罗马学院天文台的罗马时期，现在是梵蒂冈天文台，基于其光谱的相对突出和宽度分成了类型的恒星线条。直到18世纪末，研究人员认为，通过比较它们从地球出现的亮度有可能计算距离的距离。这个想法是基于知识的基础表达根据牛顿的平方反比定律，光的亮度(在你看来有多亮)以一种数学上可靠的方式随距离减小。3.如果你有两个相同的100瓦灯泡，把一个灯泡放在两倍于另一个的地方，远处的灯泡看起来只有近的灯泡的四分之一亮。不幸的是，这样的计算对恒星没有帮助，因为恒星的“瓦数”并不完全相同。它们的“绝对亮度”(近距离或“内在”亮度)变化很大。然而，希望仍然存在，如果恒星属于不同的类别，这些类别的知识可能有助于我们了解它们的绝对星等。
夫琅和费谱线最引人注目的作用是发现宇宙正在膨胀。
当哈佛大学观测所的Edward C.皮克德和同事开始了一个过程，排序变得更加复杂。随着研究的持续，事实证明，巨大的恒星可以放在一个很少的类别中，这表明星星的组成范围相当小。在20世纪20年代，Cecilia Payne在哈佛大学的博士论文中，即使在这种小范围的不同光谱模式中，我们观察的差异也是星星的温度的结果，而不是因为它们的组合物非常差异。通过更复杂的原子结构理解和线路的原因，可以根据表面温度有意义地分类恒星。
计算到恒星的距离的诀窍是找到一个独立的测量它们绝对星等的方法。今天的赫茨普林-罗素图表提供了这一点。如果你知道一颗恒星的光谱类型(通过研究它的光谱线)，允许某些假设，你就可以从图表中读出这颗恒星的绝对星等。知道了这颗恒星的绝对星等后，你就可以通过测量它的视星等并利用牛顿的平方反比定律来计算它的距离。
在20世纪扮演的Fraunhofer线路的最戏剧性的作用是发现宇宙正在扩大的发现。如果光源向我们移动，则来自它的光波将挤压在一起。其频谱中的线路朝向蓝色末端（“蓝移”）。如果源正在走开，它们被伸出了。光谱中的线朝向红色末端（“红移”）。在20世纪20年代后期，埃德文哈勃和米尔顿·珀森研究这种转变，发现除了星系聚集在靠近我们自己的银河系中，宇宙中的每个星系都似乎从地球倒退了。事实上，在大规模的情况下，每个星系都是从其他地区倒退的。其光谱中线的偏移量的量是星系接近或后退的速度的指示。
发现更远的星系是，他们的后退速度越快是令人信服的证据表明宇宙正在扩大。作为哥伦比亚大学天体学中心主任的迦勒·施加罗，“当[Fraunhofer]首次拆分阳光时，他足以看其复杂的频谱，他正在为埃德文哈勃等科学家奠定基础，他们分开了遥远的星系光的光明，并意识到了宇宙是一种动态野兽。“
夫琅和费在200年前设计和制造的镜片和望远镜，与当时生产的任何镜片和望远镜不相上下，甚至更先进。他的发明和创新使它们更容易使用和更有效。这些实际成就不是偶然的，也不仅仅是干扰他的实验工作。他们对它的成功至关重要。技术天才和理论天才很少能如此完美地结合在一起，这种结合对未来的知识来说也更重要。他给了我们一个工具来测量到恒星和星云的距离——这是现代测量宇宙大小的阶梯上的一个关键梯级。
凯蒂·弗格森是9本科普书籍的作者，包括测量宇宙,最近出版的是史蒂芬·霍金的传记。
参考
去,劳伦斯H。原子、恒星和星云剑桥大学出版社第3版（1991）。
Danielson，D。宇宙的书：想象来自Heraclitus的宇宙到霍金珀尔修斯出版(2000)。
杰克逊,M。信仰光谱:约瑟夫·冯·夫琅和费和精密光学工艺麻省理工学院（2000）。
沃尔夫冈,J。Benediktbeuern Glaserworks和Workshop的FraunhoferBurton，Van Iersel＆Whitney GmbH（2008）。
