분광학의 선구자로써 20세기 물리학의 토대를 마련한 키르히호프

    분광학은 자연계의 모든 원소를 구별하는 수단을 제공했다. 키르히호프는 곧 그것이 훨씬 폭넓은 의미를 지님을 깨달았다. 즉, 분광학이 천체의 화학적 성분을 판별하는 새로운 기초가 될 수 있다는 사실이었다. 키르히호프가 분젠의 실험실을 방문했을 때, 분젠은 불에 태웠을 때 불꽃에 특정한 색깔들을 더해 주는 여러가지 소금을 분석하고 있었다. 분젠은 색유리를 써서 불꽃을 관찰하고 있었는데, 키르히호프는 프리즘을 통한 분석을 제안했고, 곧바로 분광학의 중요성은 분명해졌다. 원소들은 저마다 관찰하고 기록하고 측정할 수 있는 일정한 스펙트럼을 보였다.

   키르히호프와 분젠은 증류시킨 광천수에서 나온 소금을 분석하면서 세슘이라고 명명된 원소에 속한 청색 스펙트럼 광선을 검출했다. 1862년 분젠은 비늘 운모를 연구해서 알칼리 금속을 발견하고 루비듐 이라 이름했는데, 이는 오늘날 원자 시계에 쓰이고 있다. 분광학의 활용으로 19세기가 끝나기 전에 이미 여남은 개의 새로운 원소가 발견되었으며 이 분야는 어마어마하게 팽창하게 되었다.

   키르히호프는 일명 '프라운호퍼(Fraunhofer)의 선'이라고 하는 흡수 스펙트럼의 어두운 선들이 가열한 소듐의 스펙트럼에 나타나는 노란색 선과 일치한다는 것을 발견했다. 소듐 불꽃에서 나오는 빛으로 태양 스펙트럼을 관찰하자 이 어두운 선들은 점점 더 어두워졌다. 근본적인 발견이 눈 앞에 있음을 인식한 키르히호프는 다음과 같은 정확한 결론을 이끌어 냈다. 스펙트럼 선들이 어두워진다는 것은 곧 스펙트럼선들의 흡수를 뜻하는데, 이는 태양의 대기가 소듐을 포함하고 있기 때문이다.
  키르히호프는 "분광학이 태양의 대기와 그보다 더 밝은 항성들에도 적용될 수 있다"고 썼다. 실제로 그랬으며, 이 생각은 뒤에 우주 전체로 확대된다. 1861년 두 사람은 계속해서 원소들의 스펙트럼 선을 태양의 그것과 비교했으며, 이러한 작업은 헬륨의 발견으로 이어졌다. 20세기 들어 분광학의 응용은 원자론과 천체 물리학의 발전을 촉진한 기본 기술이었다.