没有人去过太阳，所以我们怎么知道它90%以上是氢气，还有一些氦、氧、氮和其他一些元素呢?答案就在于太阳发出的光。剑桥大学历史学家乔希·纳尔向金妮·史密斯展示了早期科学家用来研究这种光的一种设备:分光镜。
乔什:这实际上是20世纪中期的分光镜，希望我们能找个人来用一下。
金妮-分光镜到底是什么?
这是一种观察光谱的仪器。我们已经知道很久了，至少从艾萨克·牛顿在这个镇上工作的时候开始，当你把光穿过棱镜时，棱镜折射了光也就是说，它把光分成了它的组成光谱。
金妮:所以，这就是为什么你会看到彩虹，因为水滴把白光分解成各种不同的颜色，我们称之为光谱。
乔什:没错。
金妮——这怎么能帮助我们找出像太阳这样的东西是由什么组成的呢?
我认为向我们的观众解释它最简单的方法是，首先，我们这里最现代化的仪器，现代计算机分光镜。
金妮:那么，我们这里有一个屏幕，底部是一个图形，顶部是彩虹。它和一根长管子相连，管子末端有个东西，我猜是分光镜。所以，如果你把它指向不同的东西，我们会在屏幕上看到不同种类的彩虹吗?
乔什:没错。所以，我们在底部的图表上得到的是，进入管子末端的光的波长，然后我们在这里得到强度。我们可以在上面看到颜色。所以，如果我们发出白光，我们就会开始看到来自光谱各个部分的贡献进入分光镜。这是艾萨克·牛顿首先提出的实际上，白光是由这些更基本的颜色组成的。我们现在看到的是19世纪中期的科学家，他们开始想要通过观察光的本质，来研究是否可以确定是什么物质发出了光。
金妮——但是他们没有漂亮的电脑屏幕和像这样漂亮的小玩意。那么，他们要做什么呢?
乔什——对这项研究至关重要的是两位德国科学家——以本生灯闻名的罗伯特·本生和古斯塔夫·基尔霍夫。他们的一个重要见解是，他们开始研究单个元素发出的光谱。一段时间以来，人们已经意识到，当你通过一个由物质反射出来的棱镜观察光线时，你开始看到某些颜色非常明显地出现在明亮的波段上，而某些颜色则根本没有出现。
金妮:所以，同样的原因，如果你做过学校化学实验，你把不同的元素放在火焰中，它们燃烧出不同的颜色，它们也发出不同颜色的光，你可以用分光镜捕捉到。
乔什:当然。因此，他们开始思考，也许我们可以利用光的颜色来确定是什么不同的元素发出这种光。所以，如果我们拿一个样本，一个现代的样本作为例子，这是一个氖气管。很多人都知道，当你给氖管施加高电压时，它会发出一种特有的颜色。
金妮——有没有人愿意过来帮我们一把?你叫什么名字?
米妮，米妮。
金妮——你可以看到这里的霓虹灯，它闪耀着美丽的粉红色。所以，我们需要你做的就是把分光镜对准它，告诉我们你在屏幕上看到了什么。
米妮-嗯，是红色、黄色和橙色。
金妮——没错。这是你所期望的吗?
乔什-是的。所以，你开始在光谱的特定点上看到非常特定的峰值。所以，我想和我们的志愿者一起做的是看看我们能否用自然历史文物来重现这个场景。所以为了这个，我们得让你戴上手套。
金妮-所以，这大概是口红的大小。你可以很容易地把它放进口袋里，你可以从它的一端看到另一端，里面还有棱镜吗?
乔什:实际上有一系列的棱镜，这些棱镜彼此相对，这样穿过的光在到达你的眼睛时就会被分解成光谱。你要拿着它，往下看。
米妮-这是彩虹。
乔什:你能看到什么特别的颜色吗?
米妮-还有红色、橙色、黄色，还有很多绿色、蓝色和紫色。
乔什:就像你说的，你有很多不同的乐队。但古斯塔夫和基尔霍夫注意到某些波段特别突出。它们可以作为一种特定元素的指纹。下一个重要的发现是关于阳光的因为人们在研究的时候已经注意到你从阳光中得到的光谱有这种连续的彩虹效应。但是它在光谱上有厚厚的黑带没有人知道这些黑带是什么。古斯塔夫和基尔霍夫意识到你可以将单个元素的指纹映射到太阳光谱中的这些黑色波段。
金妮-所以，不是看到那些乐队脱颖而出，而是被带走了。
乔什:是的。这就是所谓的吸收光谱。当阳光从发光的太阳中心射出时，它周围实际上有一层外层大气。当光穿过大气层时，大气层中的元素会被特定元素的波段吸收。
金妮-这样你就能分辨出光线从源头到你的过程中经过了什么。
乔什:当然。这里最重要的发现是第一次，你可以对太阳进行化学分析你可以确定太阳中存在什么元素。
金妮——这如何改变了人们对科学和宇宙的看法?
乔什:嗯，我认为它对人们对宇宙本质的看法产生了深远的影响，因为这个发现是在1859年左右发现的。不久之前，在19世纪40年代，像奥古斯特·孔德这样的人写了一本书，他在书中声称，人类永远不可能知道太阳是由什么组成的。甚至尝试学习都是毫无意义的，因为它太远了。十年后，威廉·休威尔来到剑桥，和其他哲学家展开了一场激烈的辩论关于宇宙中是否存在生命。休厄尔指出，宇宙的其他地方不可能有生命，因为我们甚至不知道宇宙是否由我们在地球上发现的相同物质组成。但是随着分光镜的这些发现，你有证据证明宇宙中的物质和我们在地球上发现的物质是由相同的基本元素组成的。不仅是太阳含有我们熟悉的元素，更重要的是，你可以开始在像火星这样的行星上发现像铁和水这样的物质，这些发现很快就被发现了。这开始让人们走另一条路，说:“好吧，等等。宇宙可能充满了像地球一样的行星。”分光镜的另一个用途我们还没有提到化学家也在用它来发现新元素。 So, a lot of the work that the spectroscope did in the hundred or so years that followed Bunsen and Kirchhoff's work was actually to discover new elements. Because of course, if you find a signature which you can't map to an element you already have, it's quite possible that you have new elements. So for example in 1868, Norman Lockyer discovers helium in the corona of the Sun.
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