كتب كيف ينشأ الطيف
اذا لم تجد ما تبحث عنه يمكنك استخدام كلمات أكثر دقة.
كيف ينشأ الطيف (معلومة)
سنأخذ مثال الطيف الضوئي الذي نعرفه لضوء الشمس. تحتوي الشمس في معظمها على عنصر الهيدروجين . هذا الهيدروجين في درجات حرارة عالية بحيث يقفز إلكترون ذرة الهيدروجين إلى مستوى طاقة عالية في ذرة الهيدروجين. أي أن الإلكترون يكون مثارا أو ذرة الهيدروجين تكون مثارة بحيث أن ذرة الهيدروجين لا تستطيع البقاء مثارة طوال الوقت ؛ فبعد فترة وجيزة يعود الإلكترون إلى مستواه الأرضي - إلى مستوى طاقة أقل - بعدما يتخلص من جزء من الطاقة التي تسببت في إثارته. تلك الطاقة التي يتخلص منها هي الفرق بين طاقته أثناء الإثارة وطاقة بعد هبوطه إلى مستوى طاقة أقل في ذرة الهيدروجين. ويطلق تلك الطاقة في هيئة شعاع ضوء . ويكون لدى شعاع الضوء تردد متناسبا مع طاقتة . أي إذا كانت طاقة الشعاع عالية كان تردد موجته عالية، وإذا كانت طاقة الشعاع منخفضة يكون تردد موجة الشعاع منخفضة.
قد يعود إلكترون ذرة الهيدروجين من مستوى طاقة رقم 5 إلى مستوي تحته مثالا إلى مستوي طاقة رقم 3 ؛ أو قد يعود إلى مستوى طاقة رقم 2 ألو إلى المستوي الأرضي رقم 1. في كل تلك الحالات تختلف كمية الطاقة التي تصدر من كل قفزة من تلك القفزات عن الأخرى، وتبدو كخطوط طيف على حائل عندما تنكسر على موشور .
إذا قمنا في المعمل بتسخين الصوديوم مثلا إلى درجة عالية نجد أنه يشع ضوءا أصفرا برتقاليا، وإذا قمنا بتحليل طيفه هذا لوجدنا أن له خطوطا طيف تختلف عن خطوط طيف الهيدروجين. الاختلاف يظهر كاختلاف في ترددات الأشعة الصادرة من الصوديوم عن ترددات الاشعة الصادرة من الهيدروجين. فكل عنصر كيميائي له بصمة هي طيفه ؛ ويمكن التعرف على العنصر من طيفه (بصمته).
وطيف عنصر يمكن رسمه في رسم بياني يعطي العلاقة بين شدة خطوط الطيف و وتردداتها ، أو طول موجة خط الطيف. والعلاقة بين تردد شعاع ضوء (موجة كهرومغناطيسية) و طاقته تعطى بالمعادلة:
- حيث ثابت بلانك .
أساس فهمنا لتكوين الطيف يعود إلى نموذج بور لذرة الهيدروجين . وبواسطة هذا النموذج يمكن تفسير امتصاص الذرة وإصدارها فوتونات (أشعة ضوئية) عند انتقال الإلكترون بين مستويات الطاقة المختلفة في الذرات . الطاقة الممتصة وبالتالي الطاقة الصادرة متعلقة بمستوى الطاقة الابتدائي في الذرة ومستوى الطاقة النهائي فيها. في ميكانيكا الكم نميز طبقات الطاقة هذه بأنها حالات كمومية.
وتنطبق عليها المعادلة:
وعندما يكون الفرق موجبا، تكون الحالة حالة أصدار لشعاع، وإذا كان الفرق سالبا، أي كانت الحالة حالة امتصاص شعاع (امتصاص فوتون).
وبنيات كل طيف تشير إلى الطاقات المختلفة التي يستطيع عنصر امتصاصها أو إشعاعها (إصدارها). كميات الطاقة هذه تعادل الفرق بين طاقات المستويات المختلفة في العينة. ويعتمد طيف عنصر ما على تركيزه في العينة وعلى الانتقالات المسموحة لانتقال الإلكترون فيه.
