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星色與光譜
星色與溫度 光譜與組成元素 恆星光譜分類 講義 P.146 P.173 P.173夜空下的獵戶座 ，由不同顏色的 天體組成。
輻射能量強度 最大的光 λmax 太陽的輻射曲線
星球的溫度與顏色
性質不同的天體 ，輻射波長的能 量分布也不同。 天體會發出各種 波長的光 ( 電磁 波 ) ，輻射能量 最強的光 λmax ， 其波長與天體表 面的絕對溫度 (T) 成反比 (λmax=0.29/T cm)
高一
溫度愈高→輻射 出能量最大值電 磁波的波長愈短6-2 星色與光譜
( 輻射曲線波峰處 )
對應的波長會愈短，
星光顏色愈偏藍
；若
溫度愈低
，其
最強輻
射
能量所對應
的波長
會
愈長
，
星光顏色愈
偏 紅
。
▲ 輻射曲線圖，不同表面溫度的天 體發出的光波與強度的關係。恆星的輻射曲線
恆星溫度愈高，單位面積所輻射出來的總能量 愈高。 恆星最強輻射能量所對應的波長與其表面溫度 有關恆星溫度愈高，其電磁波中最強輻射能量 講義 P.146 P.173 P.173星色與溫度的關係
恆星的表面溫度可以對應其顏色，如：太陽的表 面溫度約 5,800K ，使得太陽看起來略偏黃色。 30,000K 藍色 10,000K 白色 6,000K 黃色 4,500K 橘色 3,000K 紅色 太陽是黃色的，表面溫度約 5,800K 。 太陽是黃色的，表面溫度約 5,800K 。 講義 P146-147 P173-175 P173-175光譜
光譜的形成：光經過稜鏡分光後，色散開的
單色光會按波長（或頻率）大小依次排列
光譜的類別
圖 6-14 光經稜鏡折射後形成光譜。 講義 P146-147 P173-175 P173-175 連續光譜 吸收光譜 發射光譜連續光譜、吸收光譜與發射光譜
(b) 強 度 (b) 強 度 冷氣體 冷氣體 熱光源 熱光源 (c) 強 度 (c) 強 度 連續光源 連續光源 吸收光源吸收光源 發射光譜 發射光譜 (a) 強 度 (a) 強 度 講義 P146-147 P173-175 P173-175 吸收能量後 的高溫氣體 吸收能量後 的高溫氣體連續光譜
高熱的物體所產生的輻射。
光譜中的譜線依波長連續排列而形成無間
隔的光帶。
講義 P146-147 P173-175 P173-175吸收光譜
當連續光譜的輻射能量經過較冷的氣體時
，某些波長的輻射能量被該冷氣體吸收。
在連續光譜中有數條特定波長的譜線消失
。
講義 P146-147 P173-175 P173-175發射光譜
較冷氣體吸收能量後，會發出特定波長的
光。
光譜中只有數條譜線出現。
講義 P146-147 P173-175 P173-175吸收光譜與發射光譜
(A) 、 (B) 為氫原子結構的示意圖，其中的電子會 因 (A) 吸收光子或 (B) 放出光子而發生能階躍遷 或降低，變成 (C) 中的吸收光譜或發射光譜。 電子能階躍 遷時，會吸 收特定波長 的光。 電子能階躍 遷時，會吸 收特定波長 的光。 電子能階降低 時，會放射特 定波長的光。 電子能階降低 時，會放射特 定波長的光。 吸收光譜 ( 暗線 光譜 ) ：連續光 譜經過低溫且低 密度的氣體時， 產生吸收譜線。 吸收光譜 ( 暗線 光譜 ) ：連續光 譜經過低溫且低 密度的氣體時， 產生吸收譜線。 發射光譜 ( 明線光 譜 ) ：電子由高能 階回到低能階，發 出特定波長的光， 產生發射譜線。 發射光譜 ( 明線光 譜 ) ：電子由高能 階回到低能階，發 出特定波長的光， 產生發射譜線。元素與光譜
各元素有各自的 原子結構，其電 子分布在原子核 周圍特定的能階 ，當光線通過時 ，電子會吸收其 中特定波長的能 量而躍升到較高 的能階，則原光 線本身會呈現吸 收光譜的型態。 講義 P146-147 P173-175 P173-175 每一種化學元素都有其獨特的光譜：元素與光譜
元素躍升到高 能階的電子， 之後會躍遷回 到較穩定的低 能階，發出特 定波長的光而 形發射光譜。 分析恆星星光 的光譜，就可 以知道其元素 成分。 講義 P146-147 P173-175 P173-175 每一種化學元素都有其獨特的光譜：H
Ca
Fe
Mg
H, Ca, Fe 含有什麼元素 含有什麼元素 ??利用光譜推測天體組成
太陽光譜
在一定的溫度範圍內，譜線組中只有一部分 特定的譜線會被吸收→吸收譜線的強弱型態 ，可以推論恆星的溫度。百寶箱 6-8 光譜的加寬效應百寶箱 6-8 光譜的加寬效應從光譜分析中發現：恆星、星雲和太陽的組
成元素主要是
氫、氦
和重元素。
恆星光譜分類的演進
十九世紀中，科學家利用恆星光譜中氫元素吸
收譜線的強弱，由強至弱以英文字母 A
至 P 分
為 16 種。
哈佛分類法
十九世紀末，美國 哈佛大學坎農的研究團隊， 依恆星的表面溫度由高至低將恆星光譜分為： O 、 B 、 A 、 F 、 G 、 K 、 M 等七類型（口訣： Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me ！），每 類由高至低再細等分為 0 ～ 9 十小類。MK 光譜分類法 ( 赫羅圖 )
： 1940 年代，美
國 摩根
（ Morgan ）和基南（ Keenan ）等
提出一個恆星光譜的二元分類系統
藍 藍白 白 黃白 黃 橙 紅
恆星光譜－哈佛分類法
恆星光譜－哈佛分類法
口訣： Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me !
恆星光譜－
MK 光譜分類法
1940 年代，芝加哥 大學 約克天文臺發展 出現今通用的 MK 光 譜分類法。 圖的水平軸：採用哈佛 分類法的光譜型態 ( 以表面溫度為依據 ) ，星體愈接近圖的右端 ，表面溫度則愈低 圖的垂直軸：顯示恆星 的光度；愈接近圖的上 端，光度愈 大恆星光譜－
MK 光譜分類法
參酌恆星的光度與譜線 寬度，將恆星做分類： 1.先將恆星區分為 I 至 VII 七大類： I 為超 巨星、 V 為主序星… 。 2.有些恆星類別再進一 步細分為 a 、 b 、 ab …，如 參宿七 ( 獵戶座最亮 的星 ) 為 B8 Iab 。 ▲ 星體溫度與光度分布圖 ( 赫羅圖 ) I II III IV V VI VII 溫度 藍色 光度 亮超巨星太陽光譜屬於 G2V 型，溫度約 5,800 K 。
