黑暗的火焰

成分

如果你把金属盐放在火焰中，它们会发出明亮的颜色，铜盐会发出蓝色或绿色的光，锶盐会发出红色，钡盐会发出绿色的光，最亮最常见的是钠盐，它会发出明亮的橙色光。

钠的发光能力非常强，所以它被用于路灯，发出同样的橙色光。它们的工作原理基本上是通过低压钠气体传递火花，从而为原子提供能量并使它们发出非常明亮的光。

如果你把钠火焰放在路灯前，一些相当有趣的事情就会发生。

它也可以在有路灯照明的区域工作(尽管它必须是老式的黄色低压钠灯)。

发生了什么事?

通常，如果某物能发出某种颜色的光，它也能吸收这种颜色的光。钠气体非常非常擅长发出某种橙色的光，这意味着它也非常非常擅长吸收这种光。所以，如果你在路灯前放一个钠火焰，钠原子会吸收来自灯的光。这阻挡了大部分来自灯的光，使火焰看起来很暗。

大部分被吸收的光会立即重新发射，但方向是随机的，所以火焰实际上看起来比正常情况下更亮，但仍然比灯的亮度低，所以火焰看起来很暗。

火焰中的钠吸收路灯发出的光，然后向任意方向重新发射	这意味着当火焰放在灯前时，它看起来是暗的。

这就是天文学家如何发现数百万光年外恒星的组成。它大气中的每一种元素都会吸收特定颜色的光，在星光中留下独特的指纹。事实上，氦在地球上被发现之前就在太阳上被发现了，因此它以希腊太阳神赫利俄斯的名字命名。

太阳光谱显示不同波长被太阳大气中不同元素吸收的位置，包括氢(H)、钙(Ca)、铁(Fe)和镁(Mg)。

为什么钠如此擅长发射和吸收橙色光?

原子是非常复杂的量子力学物体，由带正电的原子核和带负电的电子组成。这些电子只能存在于特定的能级，而不能存在于两者之间的能级。

原子中的电子只能具有一定的能量	电子可以通过吸收能量(例如热量)向上移动能级。

电子可以在能级之间移动。所以原子可以吸收或释放一定的能量。如果一个电子被移动到一个更高的能级，它就会被激发，并以光的形式释放这种能量。所以原子发出的光只有一定的能量，因为光只能由在不同能级之间运动的电子发出。

电子可以通过降低能级来发射光子。	不同能量(颜色)的光子可以通过在不同能级之间移动而发射出来

由于光粒子(光子)的能量与其波长有关，因此它的颜色，原子只能发出某些颜色的光。

如果一个原子能发出某种能量(颜色)，那么它也能吸收同样的能量(颜色)。钠在对应于黄光的能级之间有一个非常强的跃迁(技术上非常接近)，很少有较低能量的跃迁。因此，如果一个钠原子被激发并拥有能量，大部分会以黄光的形式发射出去。

如果一个原子的能级足以发出一种颜色的光。	它也有合适的能量水平来吸收它。

所有事物都有能量等级吗?

是的，但是有些有很多能级，你看不到间隙。固体的情况尤其如此，周围的原子和化学键会扭曲原子的能量，所以整体来说，固体看起来就像有一个平滑的光谱。

为什么原子有能级?

这是一个关于量子力学的问题，非常复杂，实际上任何答案都是简化的，但一种思考方式是，电子在某种程度上就像波，它们绕着带正电的原子核旋转。

这意味着电子的波与自身重叠。如果波长不对应于轨道的周长，那么波就会自我抵消。然而，如果它是1、2或更多的整个波长，那么波会加强自己，并变得更强，形成驻波。这些是电子稳定的状态，它们有特定的能量，因为不同的波长与不同的动能和势能有关。

如果一个波在圆周上运动，如果它没有碰到自己，它就会互相抵消。	如果周长是周围波长的整数，它会自我增强。
其他稳定的解决方案也可能有更多的波围绕着圆。

现实生活当然是三维的，波并不局限于一个环，你也会得到具有不同势能的径向驻波，但它的工作原理是一样的。