الطيف:
علم الطيف هو دراسة الإشعاع الممتص أو المنبعث والذي يعتبر تقنية مهمة لدراسة ترتيب الإلكترونات في الذرات، وقد نال الضوء من حيث طبيعته ومكوناته وخواصه وعلاقته بالمكونات الأخرى قدراّ كبيراّ من الدراسة حيث انقسمت آراء العلماء لتفسير خواص وسلوك الضوء إلى عدة نظريات.
الشعاع الكهرومغناطيسي وطبيعة الضوء:
إن الضوء بكل أنواعه يعتبر إشعاع كهرومغناطيسي وسمي بهذا الاسم لما يمتاز به هذا الشعاع من أنه يتكون من مجال كهربائي ومجال مغناطيسي يتذبذبان في مستويين متعامدين على بعضهما البعض وعلى اتجاه الشعاع.
لذا يمكن فهم الضوء بشقيه المرئي وغير المرئي على أنه أمواج كهرومغناطيسية تتألف من مركبتين متعامدتين الأولى مركبة المجال الكهربائي والثانية مركبة المجال المغناطيسي تنتشر في الفضاء حيث تتغير سعة الموجة باستمرار مع حركة انتشارها، ويقصد بسعة الموجة أقصى ارتفاع للمنحنى من الاحداثي الأفقي وتعبر عن شدة الشعاع.
خواص الموجات:
يمكن اعتبار أن الضوء إشعاع كهرومغناطيسي ينتقل على هيئة موجه، والموجة انتقال للطاقة على شكل اضطراب متذبذب، ومثل باقي الأمواج يمكن وصف الضوء من خلال طول موجته وتردده.
1- الطول الموجي(ل): ويعبر عن المسافة التي تتحرّكها الموجة خلال دورة واحدة.
أو المسافة بين قمتين متتاليتين لموجة شعاع.
2- التردد(ت): ويعبر عن عدد المنحنيات (الذبذبات) التي تمر على نقطة معينة في الثانية الواحدة
عند تحرك الموجة ( أو عدد الدورات التي تحدث في كل ثانيه)
كذلك يمكن وصف الموجة بالعدد الموجي: ويساوي مقلوب الطول الموجي.
ويمكن أن يقاس طول موجة الشعاع الكهرومغناطيسي (متر، سنتمر، نانومتر، انجستروم)، و التردد بوحدات موجه"دورة/ثانيه (هرتز) والذي يساوي مقلوب الثانية (ث-1).
مناطق الطيف:
يتألف الطيف الكهرومغناطيسي من مجموعة من المناطق(أمواج الراديو، الرادار، تحت الحمراء المرئية، فوق البنفسجية أشعة أكس وجاما... وغيرها). تتفاوت في أطوال أمواجها حيث تتراوح بين قيم صغيره جدا وأخرى كبيره، لذا فان الوحدة المستخدمة للتعبير عن أطوال الموجات تعتمد على منطقة الطيف الكهرومغناطيسي فالموجات الطويلة تقاس(م) والقصيرة تقاس(نم).
ويمثل الشكل التالي مناطق طيف السلسلة الكهرومغناطيسية تبعا لطول موجة كل منطقه.
أشعة جاما الأشعة السينية فوق البنفسجية
مرئي تحت الحمراء أمواج الرادار أمواج الراديو
غير مرئي بنفسجي نيلي أزرق أخضر أصفر برتقالي أحمر
غير مرئي
380 نم 760 نم
الطيف الذري للعناصر:
أطياف اللهب:
من المعروف أن بعض العناصر تكتسب عند تسخينها لونا خاصا ومميزاّ لها ينشأ نتيجة لتأثر ذرات هذا العنصر بالطاقة ويعود السبب في ذلك إلى الضوء المنبعث من ذرات العناصر التي بدورها تصدر ضوءاّ خاصاّ حين يتم تهييجها بالتسخين وتتلخص هذه الطريقة بأن يعرّض جزء صغير من المادة أو محلولها على طرف سلك من البلاتين للهب فيكسب اللهب اللون المميز للعنصر إذا كان موجودا في المادة
يتميز كل عنصر بطيف انبعاث خاص به وتستخدم خطوط الانبعاث المميزة في أطياف الذرات في التحليل الكيميائي حيث يتم التعرف من خلالها على الذرات المجهولة مثلما تستخدم البصمات في التعرف على الإنسان، ومن الممكن تهييج ذرات العنصر الواحد في حالته النقية الغازية وملاحظة الإشعاعات المنبعثة منها حيث نلاحظ أن مواقع خطوط الطيف تختلف من غاز إلى آخر وكل خط في الطيف الواحد يمثل طول موجة محدد.
♣: قد لا تستطيع العين المجردة تمييز بعض الألوان بدقة في بعض الأحيان لذا يستخدم جهاز المطياف – والذي يتألف من موشور يعمل على كسر الضوء المار خلاله بدرجات مختلفة بحيث تتباعد هذه الألوان عن بعضها فتكون أكثر وضوحا.
التمييز بين الطيف المتصل والطيف الخطي:
إذا تعرضت ذرّات العناصر لكمية من الطاقة( خاصة البعيدة عن النواة) تمتص كمية من هذه الطاقة مما يسبب بقذف بعض الالكترونات إلى مستوى أعلى من المستوى الذي كان فيه وفي هذه الحالة يقال أن الذرات في حالة تهيج وعندما تعود إلى حالة الاستقرار ثانية (بعد زوال المؤثر) فإنها تطلق الطاقة التي امتصتها ثانية على شكل إشعاع (إما في مجال الضوء المرئي أو غير المرئي) حيث يسمى الإشعاع المنطلق بطيف الانبعاث ويتألف عادة من نوعين .... المتصل والمنفصل.
والجدول التالي يبين أهم الفروق بين النوعين:
وجه المقارنة الطيف المتصل/المستمر الطيف المنفصل/الذري/الخطي/المتقطع
المصدر ينتج عن ضوء المصباح أو ضوء الشمس ينتج عن ذرات العناصر المتهيجة في الحالة الغازية( الصوديوم ، الهليوم)
الطبيعة يكون متصل لا يحتوي على مناطق فاصله
( يضم جميع الألوان ضمن الضوء المرئي) يتكون من خطوط ملونه متباعدة ولكل خط طول موجه وتردد خاص به
الأطوال الموجية يتألف من جميع الأطوال لا يضم جميع الأطوال
طبيعة الظهور
الشكل يظهر على شكل مناطق مضيئة متتابعة يظهر على شكل حقل مظلم به خطوط متباعدة مضيئة
◙: سبب ظهور الأطياف الخطية عن الذرات
إن تعريض ذرات العنصر في الحالة الغازية لمؤثر (شراره كهربائية) تكتسب طاقه تؤدي إلى انتقال الالكترونات إلى مستوى أعلى وعند عودة هذه الالكترونات إلى مستوياتها الطبيعية تفقد الطاقة الممتصة على شكل ضوء يسمى بالطيف الذري ولكل عنصر طيف مميز له يمكن الاستفادة منه في التعرف على هويته، وأن كل عنصر يشع ضوءا مكونا من عدد محدد من الخطوط الطيفية ولكل منها طول موجي خاص.
◙: سبب ظهور مناطق معتمه في الطيف الذري.
لأن هذه المناطق توافق ضوءاّ بأطوال موجية لم تصدرها ذرات العنصر وذلك لأن الضوء الذي يشعه العنصر لا يتألف من جميع الأطوال الموجية وإنما يتألف من أطوال معينة ذات طاقه محدده (تساوي الفرق بين المستويين اللذين انتقل بينهما) ولا يكون مستمر كما في الطيف الشمسي.
طيف الانبعاث والامتصاص:
◙: ما هي أوجه الشبه والاختلاف بين طيف الامتصاص والطيف المنبعث من ذرات الهيدروجين.؟
إذا مرّ شعاع من ضوء الشمس خلال موشور فإنه يلاحظ أن هذا الشعاع يتحلل إلى جميع الألوان المرئية (كل الذبذبات) وهذا الشعاع يسمى بالشعاع المستمر لأن كل أطوال موجات الضوء المرئي موجودة فيه...أما إذا كان مصدر الشعاع غاز مثل الهيدروجين أو بخار الصوديوم فإن الشعاع الناتج يسمى بطيف الانبعاث وإذا مرّ خلال موشور فإنه يعطي عدة خطوط طيفية محددة أي يعطي طيف خطي ويسمى بطيف الانبعاث الذري أو الطيف الذري، الطيف الذري: طيف مكون من خطوط ملونه محدده متباعدة ويوجد فواصل بين لون وآخر وهو ناتج عن ذرات العناصر المهيجة في الحالة الغازية.... ومن الواضح أن الضوء الذي يشعه عنصر ما في الحالة الغازية لا يتألف من جميع الأطوال الموجية وإنما من أطوال موجية محدده وليس على نحو متصل كما في طيف ضوء الشمس والمصباح الكهربائي، ويمكن الحصول على طيف الانبعاث لأي مادة عن طريق تسليط حرارة أو كهرباء لعينة من هذه المادة.
كما تظهر مناطق معتمة في الطيف مما يدل على أنه توجد أطوال موجات غير منبعثة أي ممتصة في هذا الضوء وهذه المناطق المظلمة تدل على طيف الامتصاص (هذه المناطق تبدو على هيئة خطوط مظلمة).
ويمكن تلخيص ما سبق على النحو التالي:
طيف الانبعاث: طيف تبعثه المواد المتوهجة سواء كانت صلبة، سائلة أم غازية ويقسم إلى
أ- طيف انبعاث مستمر: يحتوي على كل الألوان وهي متدرجة بشكل مستمر بحيث لا يمكن تمييز حد فاصل بينها. ويمثل هذا الطيف عدد كبير من الأطوال الموجية.
ب- طيف انبعاث خطي: طيف تبعثه الأبخرة والغازات المتوهجة ويتألف من خطوط مضيئة على خلفية سوداء. مثل طيف مصباح النيون أو طيف مصباح الصوديوم.
2- طيف الامتصاص: ظهور خطوط سوداء في مواقع خاصة في ضوء الشمس ويحدث ذلك عند مرور ضوء الشمس بأطيافه المختلفة خلال أبخرة بعض العناصر فتمتص هذه العناصر الأطياف الخطية الخاصة بها فيظهر مكانها خطوطاّ سوداء.
(نحصل عليه من خلال تمرير ضوء يصدر من مصدر مستمر من خلال غاز أو سائل مقطر حيث تمتص الطاقة ذات الطول الموجي المنبعث من الضوء.. ويتألف هذا الطيف من سلسلة من الخطوط السوداء (تمثل الموجات الممتصة).أي أنه ينتج من تمرير ضوء أبيض مثلا من مادة معينة ثم يتم تحليل الضوء النافذ بمرسمة جهاز المطياف ويتكون من خطوط مظلمة).
يارب اكون فدتك يااختي او اختي
واكتري من حب العلم وافادت الاخرين به
وبارك الله فيك ووفقك
