John_Tyndall
Molekylærfysikk relatert til varmestråle
Han hadde også observert at absorpsjonen til molekyler er helt forskjellig fra de atomene som utgjør molekylene. For eksempel gassen nitrogenoksid (NO) som absorberte over tusen ganger mer infrarød stråling enn selve atomene for nitrogen (N2) eller oksygen (O2) hver for seg. Han hadde også observert i flere typer eksperimenter at uansett om en gass er en svak absorberer av bredspektred varmestråling, så vil en hvilken som helst gass sterkt absorbere strålingsvarme som kommer fra et separat område med samme type gass.Mot slutten av 1850-årene hadde Balfour Stewart vist at kaldt steinsalt i stor grad absorberer stråling fra varmt mineralsk salt, selv om mineralsk salt absorberer svakt stråling fra alle andre typer varmekilder som ble testet. På begynnelsen av 1860-årene hadde dette blitt generalisert i den vitenskapelige litteraturen til prinsippet om at ethvert stoff i stor grad vil absorbere stråling som har opprinnelse fra et stoff med samme kjemisk form. Tyndall formulerte «prinsippet som ligger til grunn for spektrumanalyse,... nemlig, at et stoff som er kompetent til å avgi stråling, enten varme eller lys, er kompetent i samme grad til å absorbere samme type stråling Fragments of Science Volum I (1866). Tyndall gjorde flere originale observasjoner rundt 1863 ved å begynne med antagelsen om at dette prinsippet er riktig. Det følgende er en oppsummering av en av dem. Det var godt kjent på dette tidspunktet at i en flamme av brennende karbonmonoksid vil karbonmonoksid kjemisk reagere med oksygenet i luften under dannelse av karbondioksid og varme. Tyndall observerte at hvis et område bestående av karbondioksid med lav temperatur eller romtemperatur blir plassert i nærheten av flammen, vil «den kalde gassen bli intenst ugjennomsiktig [det vil si at den meget sterkt absorberer] strålingen fra denne flammen, selv om det er meget transparent for [det vil si veldig svakt absorberer] varmen av alle andre typer.» Slik det aller meste av varmen i karbonmonoksidflammen passer emisjonsspekteret til karbondioksid, noe som tyder på at varmen er et utslipp av stråler fra nydannede karbondioksid molekyler. Tyndall fikk samme type resultater med en flamme av brennende hydrogen, en annen flamme som er kjent for å være kjemisk enkel, i den forstand at svært lite mellomliggende eller forbigående molekyler oppstår i prosessen, synes å være den første demonstrasjon på at varmen gitt ut i kjemiske reaksjoner har sin fysiske opprinnelse i de nye molekyler. Tyndall beskrev demonstrasjonen i Contributions to Molecular Physics in the Domain of Radiant Heat, seksjon 11–17 i kapittel VI (1864). Dette viste et slektskap mellom de molekylære mekanismer involvert ved absorpsjon og emisjon. Et slikt slektskap var også blitt påvist ved eksperimenter utført av den skotske fysikeren Balfour Stewart og andre. Tyndall utvidet kunnskapen om dette ved å påvise at når det gjelder bredspektret varmestråling, er molekyler som absorberer svakt, også svake emittere. Visa versa er de som er absorberer sterkt, sterke emittere. For eksempel har bergsalt usedvanlig dårlige evner til å absorbere varme via stråling, men det har gode evner til å absorbere varme via konveksjon. Når et legeme av bergsalt først er oppvarmet via ledning, og etterpå lagt på en varmeisolerende del, tar det usedvanlig lang tid å kjøle det ned. Altså er det en dårlig emitter av infrarød stråling. Slektskapet mellom absorpsjon og emisjon var også konsistent med noen generelle eller abstrakte funksjoner i resonatorer.