物质能够发射光，也能吸收光。在天文学领域中，光的吸收现象相当普遍，例如由恒星发射的一束白光（连续波长的光）穿过气体或尘埃时就会发生吸收。对于一束白光来说其吸收特征与其光源几乎无关，只和光穿透的物质有关，这一性质奠定了吸收光谱法的基础。
在对一束穿过被测物的白光进行光谱分析时，科学家观察从短波长波不同波长的光，即“连续光谱”，连续光谱中缺失的颜色，也就是连续光谱上的“暗线”，这些暗线的位置（波长）就蕴含着被测物的信息。
光谱分析的历史可以追溯到1802年，当时一名英国的化学家威廉·海德·沃拉斯顿第一次记载了太阳光中存在的吸收光谱。当时沃拉斯顿发现太阳的连续光谱中有几条暗线，将光谱分割成了几段，然而这一奇怪的现象并未引起他的重视。
1814年，德国的眼镜师约瑟夫·冯·夫郎和费利用他发明的分光仪观察到了同样的暗线，并立即着手测量这些暗线的波长，记录下了574条太阳光中的暗带。这些暗线后来被称为“夫郎和费线”
到了1859年，德国物理学家古斯塔夫·罗伯特·基尔霍夫提出的理论认为，夫郎和费线源于太阳大气中的元素，即太阳中发出白光的元素同时也特征性地产生了夫郎和费暗线，每一条线都特定对应着太阳大气中的某种元素。
基尔霍夫将这种不连续光谱命名为“吸收光谱”，但当时他并没能研究出物质吸收特定波长光的原因。
1860年，意大利天文学家乔瓦尼·巴蒂斯塔·多纳蒂突发奇想将观察光谱的分光镜装到天文望远镜上，并用这台改装仪器观测了接近当时已知的十五分之一的恒星，于三年后将这一庞大的观测数据公之于众。在实行计划的三年间他得到了各有专攻的数个天文爱好者的支持，包括英国的威廉·赫金斯，美国的刘易斯·莫里斯·卢瑟福还有意大利的安杰洛·萨奇。
然而就是这样一伙“二流队伍”，给光谱分析理论带来了革命性的进展，他们首次将光的“发射”和“吸收”划分为两种现象。也就是说，发射光和吸收光分别包含着不同的信息。这一进展很快得到了许多科学家的认可，最终使得吸收光谱学从主流天文学中分离出来，变成了新的学科。尽管如此，吸收光的微观机理仍然是个谜。
这个谜团一直困扰人们直到1913年。丹麦物理学家尼尔斯·亨利克·戴维·玻尔的研究进展从原子层面揭示了吸收光谱的秘密。玻尔建立的原子理论模型包含带负电的电子和带正电的原子核，这些电子占据着原子核周围的特定轨道。随着时间推移，电子会逐渐远离原子核，其携带的能量也越来越高。为了达到更高的轨道，电子必须获得与轨道相对应的能量。玻尔认为这些能量来源于某种形式的“光量子”，正如普朗克、爱因斯坦理论中的“量子”，也就是说这些“光子”带来了电子提升轨道所需的特定能量。这一过程就是光的吸收，由于不同元素、不同电子、不同轨道具有的能量千差万别，电子吸收的光子也千差万别，因此产生了特征吸收光谱。
这一发现很好地解释了恒星（如太阳）发射的白光（连续光）穿透低温的气体云时发生的吸收现象，也就是天文学家们观察到的“暗带”。正因为每种元素的电子具有特征性的轨道能量，所对应的光量子能量不同，而能量与波长相关，才出现了元素的特征波长吸收现象。
正因吸收光谱的特征性，通过吸收光谱法，我们可以在遥远的距离，仅仅通过测量吸收光谱，得知千万光年外一颗星球大气的元素组成，这就是现代天文学家的千里眼、“透视挂”。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. 120mm M256-astro-canada
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