خصائص الطيف المستمر .. وأمثلة عليهما

ما هو الطيف المستمر

عند تسليط الضوء الأبيض من خلال منشور تكتشف أنه يحتوي على

قوس قزح

من

الألوان

وهذا ما يسمى التشتت ويحدث بسبب اختلاف الأطوال الموجية أو الألوان أو الانكسار أو الانحناءات بمقادير مختلفة داخل المنشور.

يمكن وصف قوس قزح بأنه طيف وإذا امتد

الطيف

على طول الطريق من الأحمر إلى البنفسجي دون فجوات فهو طيف مستمر(وتسمى أيضاً الأطياف الحرارية أو أطياف

الجسم

الأسود) حيث يحتوي شعاع من الضوء الأبيض تماماً كما لو كنت تحصل عليه في ظل ظروف معملية معينة على هذا النوع من الطيف ويمكنك إنشاء طيف مستمر عن طريق تسخين مادة حتى تتوهج ولكن كما سنكتشف فإن معظم الضوء حتى

ضوء الشمس

لا يحتوي على طيف مستمر.

كيف يتم إنشاء الأطياف المستمرة؟


من أجل إنشاء طيف مستمر يجب أن ينكسر الضوء حيث يحدث الانكسار عندما يمر الضوء عبر وسط ويظهر بزاوية مختلفة وتعتمد الزاوية التي ينكسر فيها الضوء على كل من المادة التي يمر بها والطول الموجي للضوء هذا هو السبب في أن المنشور يغير ضوء الشمس إلى قوس قزح والأطوال الموجية المختلفة للضوء تخرج من المنشور بزوايا مختلفة قليلاً والتأثير الكلي للانكسار يسمى التشتت.

لماذا لا تنتج جميع المصابيح أطيافاً مستمرة؟

من أجل إنتاج طيف مستمر يجب استخدام الضوء الذي يحتوي على جميع الأطوال الموجية للضوء المرئي ويحتوي الإشعاع الشديد الناتج عن الحرارة على جميع الأطوال الموجية المرئية وبالتالي يمكن لكل من ضوء الشمس وضوء المصابيح المتوهجة إنتاج أطياف مستمرة ومع ذلك فإن المصابيح الأخرى تبعث ضوءاً لبعض الأطوال الموجية فقط بحيث لا ينتج الضوء أطيافاً مستمرة عند مروره عبر منشور.[1][4][5]

خصائص الطيف المستمر

ينتقل الضوء المرئي بأطوال موجية مختلفة وكل من هذه الأطوال الموجية يتوافق مع لون مختلف والطيف المستمر هو وجود كل الأطوال الموجية للضوء المرئي ومن ثم يظهر الطيف المستمر كقوس قزح لجميع الألوان الممكنة حيث تحدث الأطياف المستمرة من تلقاء نفسها في الطبيعة في ضوء الظروف الجوية المناسبة بدلاً من ذلك يمكنك استخدام المنشورات لإنشاء أطياف مستمرة.

فيما يلي بعض السمات الرئيسية للطيف الحراري (المستمر):

• جميع الأجسام الكثيفة (المواد الصلبة والسائلة والغازية) تنتج طيف مستمر حراري نظراً لأن كل شيء في الكون أعلى من 0 كلفن.
• يعتمد الشكل على درجة حرارة الجسم فقط وليس على تركيبته الكيميائية.
• ارتفاع درجة حرارة الجسم يؤدي إلى إنتاج المزيد من الضوء على جميع الأطوال الموجية أكثر مما كان عليه عندما كان أكثر برودة.
• مع ارتفاع درجة حرارة الجسم تتحول ذروة منحنى الطيف الحراري إلى أطوال موجية أصغر وبالتالي ترددات أعلى وتظهر الأشياء الباردة باللون الأحمر أو
  
  البرتقالي
  
  والأشياء الأكثر سخونة تظهر باللون الأصفر أو الأبيض والأشياء الساخنة جداً باللون
  
  الأزرق
  
  أو الأرجواني.[6]

أمثلة على الطيف المستمر

قوس قزح

• إذا كنت تفكر في مثال طيف مستمر فإن أول ما يتبادر إلى الذهن عندما نتحدث عن الأطياف المستمرة هو قوس قزح عندما ينكسر ضوء الشمس من خلال قطرات الرطوبة الصغيرة التي لا تزال موجودة في السماء بعد هطول الأمطار وتحصل على جميع الألوان السبعة من الأحمر إلى البنفسجي.
• ومع ذلك فإن قوس قزح ليس مثالك المثالي على الطيف المستمر حيث ستكتشف قريباً عندما تتعرض لضوء الشمس من خلال مقياس الطيف وأحد متطلبات الطيف المستمر الحقيقي هو عدم وجود فجوات في العرض البياني وقد يحتوي قوس قزح الشمس على جميع الأطوال الموجية السبعة ولكن هناك فجوات بين الخطوط حيث لا يمكنك رؤية أي شيء فجوات الامتصاص هذه ناتجة عن عناصر مثل الهليوم والهيدروجين الموجودة في ضوء الشمس وكذلك في الشمس نفسها.
• إذا كنت ترغب في الحصول على منشور مستمر مثالي فأنت بحاجة إلى بيئة معملية جيدة الإعداد أو منشأة بها معدات تنبعث منها ضوء أبيض ويجب أن يمنع الإعداد أي ضوء آخر من دخول الغرفة لأن هذا قد يتسبب في حدوث تداخل ويعد تعريض الضوء الأبيض من خلال منشور هو أبسط طريقة للحصول على طيفك المستمر.
• قبل أن يقدم
  
  العالم
  
  إسحاق نيوتن دليلاً على تجاربه كان يُعتقد أن الضوء الأبيض نقي وأن أحد الألوان الأساسية موجود في ألوان أخرى حيث أجرى تجربتين شائعتين تضمنتا تمرير الضوء الأبيض عبر منشور لكسر الأطوال الموجية وتدوير طبق دائري (تم رسم جميع الألوان السبعة بالترتيب الصحيح) بوتيرة سريعة.

النجوم والأقمار

• مثال آخر على الطيف المستمر هو جسم متوهج وعندما يتم تسخين الذرات إلى نقطة التوهج فإنها تتخلص من كل الطاقة التي تمتصها وتنبعث منها ضوء أبيض يحتوي على جميع الأطوال الموجية ومن السهل أيضاً فهم أن هذا هو السبب في أن الأجسام الساخنة مثل النجوم والأقمار تنبعث منها ضوء أبيض نقي في الليل.

مصابيح LED

• تبعث مصابيح LED أو “الثنائيات الباعثة للضوء” كما هو معروف أكثر طيفاً مستمراً الطيف الذي تغطيته ليس واسعة مثل الأضواء الملونة الأخرى أو الأضواء المتوهجة والطيف المستمر هو طيف لا ينقطع عندما يصعد طول موجة واحدة من الضوء المرئي مقياس
  
  الطول
  
  الموجي إلى لون الضوء المرئي التالي.
• يعطي طيف الانبعاث خطوطاً بيضاء معينة للترسيم عند أطوال موجية معينة ويتم تمييز هذه المواقف بوضوح على الطيف بينما طيف الامتصاص هو عكس طيف الانبعاث ويتم عرض خطوط معينة من الترسيم على الطيف مما يقطع التدفق من طول موجي إلى آخر.
• الفرق هو أن هناك خطوط داكنة عند علامات محددة على الطيف مثل مصابيح LED لها أطياف مستمرة وتستمر مصابيح LED في إبراز التقدم في الإضاءة والتقدم تقنياً على الإضاءة المتوهجة التقليدية غير الفعالة من حيث الطاقة.

شلال

• يحدث الطيف المستمر عندما يمر ضوء الشمس في مياه الشلال وينعكس على الجزء الخلفي منه وعندما يخرج الضوء من ماء الشلال ينكسر بزوايا مختلفة وفقاً لطوله الموجي.
• يمكنك أحياناً رؤية مظاهر تشبه قوس قزح أينما توجد كمية كبيرة من
  
  الماء
  
  في الهواء مثل قاعدة شلال أو إذا كنت ترش نباتاتك بجوار النافذة.

المنشور الثلاثي

• يمكنك إنشاء طيف مستمر باستخدام منشور ويمكن صنع المنشورات من أي مادة شفافة تكون بزاوية بحيث ينكسر الضوء.
• على سبيل المثال يحتوي المنشور الثلاثي القياسي على جانبين مائلين بالنسبة للقاعدة وسوف يدخل ضوء الحادث ويخرج من خلال المنشور بزوايا مختلفة هذا يبالغ في انكسار الضوء وعندما يترك المنشور يتشتت في طيف مستمر وقد ترى أيضاً أطيافاً مستمرة عندما ينعكس الضوء وينكسر بواسطة الأخاديد الموجودة على سطح قرص مضغوط.[2][3][4]

الفرق بين الطيف الخطي والطيف المستمر

عندما يأتي الطيف المستمر كما هو الحال في قوس قزح من الضوء الأبيض يتضح طيف الخط في المركبات الملونة ويحتوي الطيف الضوئي على عدد قليل من الأطوال الموجية أو الخطوط وتميل الذرات إلى امتصاص بعض الأطوال الموجية عندما يمر الإشعاع الكهرومغناطيسي من خلالها والتي لا تظهر سوى عدد قليل من خطوط الامتصاص الضيقة عند تسجيلها.

ثغرات الطيف:

• الطيف المستمر: عدم وجود ثغرات يمكن رؤيتها بين الخطوط.
• طيف الخط: يوجد ثغرات كبيرة.

الطول الموجي للأطياف:

• الطيف المستمر: جميع الأطوال الموجية.
• طيف الخط: أطوال موجية قليلة فقط.[7][8]