최초의 분광학기계

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최초의 분광학 기계에 대해서 조사하던 중 독일의 분젠이라는 화학교수를 알게 되었다. 그분에 대해서 더 조사해보았다.
19세기 중반에 독일 하이델베르크 대학 화학 교수였던 분젠은 당시 알아주는 화학 분석의 대가였다고 한다. 마침 그때 하이델베르크에 도시 가스가 들어오게 되었다. 분젠은 잘 알려진 분젠 버너를 고안해서 여러 가지 실험을 하다가 금속염마다 특이한 불꽃의 색을 내는 것을 알게 되었다. 마침 같은 대학에 절친한 키르히호프(Kirchhoff)라는 물리학 교수가 있었는데 하루는 산책 도중에 키르히호프가 불꽃의 빛을 프리즘으로 분리해 보면 어떻겠냐고 제안을 했다고 한다. 그래서 프리즘과 두 개의 낡은 망원경을 가지고 최초의 분광기(spectroscope)를 만들었다.

놀랍게도 분광기를 통해서 불꽃을 보니까 원소마다 특이한 파장(wave length)에서 가는 선으로 빛이 나타나게 되었다고 한다. 그때 나온 가는 선으로 나온 빛이 선 스펙트럼이고 원소의 지문이라고 불리 워 온다. 수많은 원소들이 있는 가운데 몇 가지 원소가 섞여있었다면 어떻게 되었을까 ? 라는 물음이 문득 드는데 키르히호프는 몇 가지의 원소를 섞어서 불꽃 반응을 시키고 분젠은 섞여있는 선들로부터 정답을 맞히고 하느라고 시간가는 줄도 몰랐다는 일화가 전해온다. 한 가지 더 재미있었던 일화는 연구에 열중한 나머지 자신의 결혼식을 잊어버렸다는 유명한 일화가 전해지고 있다. 분젠은 역사상 가장 건망증이 심했던 과학자 중의 한 사람으로 알려져 있다고 한다.
결론적으로 화학자와 물리학자가 만나 좋은 결실을 맺었다고 생각된다. 뿐만 아니라 키르히호프는 실험실에서 관찰한 선의 위치로부터 프라운호퍼 선(Fraunhofer line)을 설명해 냈다. 프라운호퍼 선은 태양 광선의 스펙트럼에서 발견한 어두운 선을 말하는 것으로 사실 햇빛의 어두운 선은 1802년에 영국의 윌라스턴 (Wollaston)이 처음 발견했는데 렌즈를 깎는데 명수였던 프라운호퍼는 500여개의 선들을 발견하고 이름을 붙이게 되었다. 하지만 오랫동안 이런 선들이 무엇을 의미하는지를 몰랐는데 키르히호프가 조사해 보니 어두운 선들의 위치가 실험실에서 관찰한 원소들의 선스펙트럼의 위치와 일치하는 것을 알 수 있었다. 그래서 키르히호프가 태양의 대기에 어떠한 원소들로 구성되어있는지 말 할 수 있게 되었던 것이다.

참고자료

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