闪电是自然界中一种强烈的放电现象。闪电发生时通常会产生强电流和强电磁辐射,同时伴随着强烈的发光、发热和发声。闪电通道温度可达三万度,能将通道内的空气变为等离子体态,形成以氮、氧离子和原子为主的等离子体通道。对闪电进行光谱观测能够有效的反映通道内部等离子体的物理特征。但是由于闪电的发生具有随机性、瞬时性等特点,对它进行主动的光谱测量是比较困难的。在实验室中,激光可以用来击穿空气,使其变为等离子体态,它的光谱测量是人为可控的。通过对比闪电与激光诱导空气等离子体的光谱,能够发现它们之间的异同。通过调整激光诱导击穿空气的光谱来获得与闪电相似的光谱,为研究闪电的物理特性提供了新的思路,也为实验室中的闪电模拟提供了一定的实验和理论参考。本文利用无狭缝光谱仪获得了自然闪电的高时间分辨光谱,将自然闪电光谱与激光诱导空气等离子体光谱进行了比较。结果表明,闪电光谱与激光诱导空气等离子体光谱相似,但也存在一些差异。在整个发光时间的光谱中,闪电的原子线比离子线强,而激光诱导的空气等离子体则没有太大区别。在闪电光谱中,整个波长范围内的连续光谱非常强,但激光诱导空气等离子体的近红外区域几乎没有连续光谱。闪电光谱中的一些谱线在激光诱导空气等离子体光谱中并没有出现,如NⅠ906 nm和OⅠ926.3 nm。在闪电光谱中Hα线的相对强度要远强于空气等离子体光谱,由于这一现象,随后分别在不同湿度和不同激光能量下对空气等离子体的光谱特性进行了研究。结果显示,Hα线的相对强度在不同激光能量下均随湿度的升高而增强,且激光能量越高,Hα线强度变化越明显。定量计算了闪电与激光诱导空气等离子体的温度、电子密度和电导率,同时给出了它们随时间的演化,并且对比分析了闪电和空气等离子体这三个物理参数的异同。此外,还详细解释了闪电和空气等离子体的光谱存在差异性的原因。最后,还提出了利用空气等离子体的发射光谱测量空气湿度的可行性方案,并且给出了原理示意图。