عندَ مرور الضوء عبر موشور زجاجي يتعرّض للانكسار والتشتت، مما يؤدي لتحليلِ الضوء إلى ألوانِ الطيفِ السبعة، تُعدُّ هذهِ الطريقة من الطُرقِ التقليديّة القديمة المُستخدمة لتحليل الضوء المرئي، عُرفت باسم التحليل الطيفي أو التحليل الضوئي ( Spectroscopy).

التحليل الطيفي (Spectroscopy):

يُطلق التحليل الطيفي على دراسةِ امتصاصِ المادة للضوء وكل أنواع الإشعاعات وانبعاثها منها، ودراسة الطول الموجي للإشعاع، وكذلك دراسةِ التفاعلات بين الجسيمات مثل الالكترونات والبروتونات والأيونات، وتفاعُلها مع الجسيمات الأُخرى كدليل على الطاقةِ التصادمية المميزة لها.

يتمُّ التحليل الطيفي بواسطة جهاز يدعى المطياف وهو جهاز يُستخدم لقياس الخواص الضوئيّة وبتحليل الضوءِ لمعرفة مكونات المادة وقياس الموجات الضوئيّة، فلكلِ مادة طيف خاص فيها لا ينطبق على طيف مادة أُخرى. وللتحليل الطيفي دورٌ فعالٌ في تطوير النظريّات الأساسيّة في الفيزياءِ كالنظرية النسبية العامة والخاصة، وميكانيكا الكم، ونظرية الديناميكا الكهربائية الكمومية.

عند إجراء التحليل الطيفي تقتصر أنواع الطيف على نوعين من الأطيافِ وهما:

  • الطيف المستمر.
  • الطيف المنفصل (الخطي).

الطيف المستمر (Continuous Spectra):

أحد أنواع الطيف وهو طيف ناتج عن تحليل الضوء الأبيض بواسطة منشور زجاجي، وتتكون من مناطق مضيئة متتابعة فقط، وتكون الأطوال الموجية ضمن الضوء المرئي (400-700نانومتر)، تَوصّل نيوتن من تجربته الشهيرة مع المنشور والشمس أن الشمس تُنتج قوس قزح كامل من الألوان وهذا ما يعرف بالطيف المستمر مما يدلُّ أنَّ الشمس أو أي نجم آخر مثال للطيف المستمر، ومن مادة صلبة ساخنة يتم الحصول على طيف مستمر فمثلًا الضوء الناتج عن المصابيح المتوهجة، وتعتمد هذه الأطياف فقط على درجة حرارة المصدر.

أنواع الطيف

الطيف المنفصل (Separate Spectra):

هو ناتج عن تهيُّج ذرات عنصر في حالتهِ الغازيّة النقيّة من خلالِ التسخينِ أو التفريغ الكهربائي، يتكون  من مناطق معتمة وخطوط مُضيئة بحيثُ تختلف مواقع الخطوط من غاز إلى آخر، وأنَّ كُل خط يمثل طول موجي خاص به، كأطيافِ الغازات الذرية مثل طيف الهيدروجين والصوديوم في مصباح بخار الصوديوم.

في فيزياء الذرات تقسم الأطياف المنفصلة إلى نوعين هما:

  • أطياف الامتصاص (Absorption Spectra ):

عندما يمرُّ ضوء أبيض خلال عنصر أو بخار العنصر يتشكل الطيف الامتصاصي، وهو عبارة عن خطوط داكنة على طيف مستمر، يتم استخدام ذلك الطيف لقياس الغازات الضارة الموجودة في الجو، ويُستخدم في قياسِ الدخان الكوني، و يَتمُ تعيين بواسطة الطيف الامتصاصي أنواع الغازات والجزيئات وكثافة كل منها.

أنواع الطيف

أطياف الانبعاث (Emission Spectra):

هو طيف مُعاكس لطيف الامتصاص، فهو عبارة عن سلسلة من الخطوطِ الساطعة مع خلفيّة داكنة تتشكلُ عند انبعاث ضوء إضافي من الذرات والجزيئات الموجودة في الغاز وذلك ضمن أطوال موجية معينة، فتُعتبر بعض أنواع النجوم والمذنبات مثالًا عن الطيف الانبعاث.

لكل عنصر كيمائي طيف انبعاث وطيف امتصاص خاص بهِ، فيمكن معرفة العنصر من خلال قياس  الطيف المميز للعنصر.

أنواع الطيف

،

أكمل القراءة

عندما يعبر الضوء من موشور يتعرض للانكسار والتشتت، فتظهر عندها ألوان متعددة تدعى ألون الطيف، وهي نفسها ألوان قوس قزح، تعد هذه الطريقة من الطرق القديمة لتحليل الضوء المرئي تم تعريفها لاحفاً باسم التحليل الطيفي Spectroscopy. والتحليل الضوئي أو Spectroscopy هو مصطلح يطلق على دراسة طريقة امتصاص مادة ما للضوء، بالإضافة لمختلف أشكال وأنواع الاشعاعات، وبعلاقتها بالأطوال الموجية، يشمل أيضاً دراسة تفاعلات الجزيئات، كالالكترونات والأيونات والبروتونات، ودراسة تفاعلاتها مع جزيئات أخرى كدليل على الطاقة التصادمية لها.

لابد لنا من توضيح فكرة أن الضوء يتمتع بخواص مشابهة للجسيمات، كما ينتشر على شكل موجات، فعبر هذا التحليل سيتوزع الإشعاع الضوء الكهرومغناطيسي، بالضبط كما يحصل عند مرور الضوء من خلال الموشور لتظهر ألوان قوس قزح.

عند إجراء التحليل الطيفي سيتبين لنا عدة أنواع من الطيف:

  • الطيف المستمر: عندما قام نيوتن بتجربته الشهيرة مع المنشور وضوء الشمس، لاحظ أن الشمس أنتج قوس قزح كامل من الألوان، هذا مايسمى بالطيف المستمر، هذا يعني أن الشمس أو أي نجم آخر ينتج طيف مستمر.كما نحصل على الطيف المستمر من مادة صلبة ساخنة، لذا إن الضوء الناتج عن المصابيح المتوهجة هو طيف متصل ، لأن هذه الأنواع من المصابيح تبعث الضوء بواسطة لفائف غاية في الرقة من المعدن، كخيوط التنغستن التي تزداد سخونة كثيراً بسبب مرور تيار كهربائي عبره، عندما تصل حرارة الشعيرة حتى آلاف الدرجات ستقوم بلعث أو نشر الضوء.

أنواع الطيف

  • طيف خط الانبعاث: بدلاً من أن ننظر إلى طيف الشمس، يتوجب علينا النظر على طيف جسم مثل Messier 42 _the Orion nebula ميسير 42 ، حيث نلاحظ نوعاً مختلفاً من الطيف، فبدلاً من رؤية طيف مستمر سنرى سلسلة خطوط ساطعة ذات خلفية داكنة، بالإضافة لطيف خط انبعاث إذا نظرنا إلى الطيف المنبعث من أحد مصادر الضوء الفلوريسنت التي تحل محل المصابيح المتوهجة في البيوت.

أنواع الطيف

  • طيف خط الامتصاص: هذا الطيف هو أحياناً معاكس لطيف خط الانبعاث، فبدلاً من رؤية سلسلة من الخطوط الساطعة على خلفية داكنة، سيرى المرء خطوط داكنة على طيف مستمر.

أنواع الطيف

سيوضح الرسم البياني كيف يمكن استصدار الأنواع الثلاثة من الأطياف، إذا تنبهنا إلى مصدر متصل كنجم ساطع بدون أي شيء بيننا وبين المصدر سنرى عندها طيفاً مستمراً. إذا نظرنا إلى سحابة غازية سنرى طيف خط انبعاث، هذا هو سبب طيف خط انبعاث لسديم الجوزاء، وذلك لأننا نرى الانبعاث من سحابة الغاز التي تشكلت منها النجوم ومازالت تتشكل، الخطوط في أماكن معينة من الطيف تعتمد على تكوين الغاز وضغطه ودرجة حرارته وإذا كان يتحرك نحونا أو بعيداً عنا.

إذا نظرنا إلى سحابة الغاز نفسها لكن من مصدر متصل خلف السحابة، سنرى طيف خط الامتصاص، حيث تتواجد الخطوط المظلمة في نفس الأماكن وبنفس أطوال الموجات، كطيف خط الانبعاث، لكنها تبدو مظلمة بدلاً من سطوعها.لاحظ الفيزيائيون ذلك في وقت مبكر جداً من خمسينات القرن التاسع عشر 1850، حيث يعرف الرسم البياني أسفله بقوانين إشعاع كيرشوف وهو فيزيائي ألماني، حيث قام هو وروبرت بنسن بعمل التحليل الطيفي ذو الأهمية الكبيرة في خمسينيات وستينات القرىن التاسع عشر، لكنهم لم يبكونوا قد فهموا فيزيائية الأنواع الثلاثة المختلفة من الأطياف إلا في عشرينات القرن الغشرين

أنواع الطيف

 

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "ما هي أنواع الطيف؟"؟