تعريف الطيف

يتم تشكيل الطيف ، او الخطوط الطيفية نتيجة تحول الالكترونات بين المستويات – من مستوى لآخر – وتنقسم الخطوط الطيفية هذه إلى خمس سلاسل وفقا لمدى الاطوال الموجية ، وسوف يبين ذلك بعض ال

امثلة على الطيف المرئي

.

فعند تمرير الاشعاع الكهرومغناطيسي من خلال منشور ، فإن هذا الاشعاع ينقسم مكونا مجموعة من الخطوط التي تشكل أطوال موجية مختلفة ، هذه الخطوط تسمى الطيف.[1]

انواع الأطياف

يعتمد نوع الطيف المرئي عند مرور الضوء من خلال منشور ، على نوع الجسم الذي ينتج الضوء ؛ إن كان غاز او مادة صلبة ، أن كان الجسم حار او بارد ، ويتم تقسيم الأطياف إلى ما يلي : [1]

الطيف المستمر

وهو الطاقة في جميع الاطوال الموجية ، ومعظم الأطياف المستمرة تأتي من الأجسام الكثيفة والحارة مثل ؛ النجوم والاقمار والكواكب ، حيث أن هذه الأجسام تقوم بإصدار إشعاع كهرومغناطيسي في جميع الاطوال الموجية ، لذلك يتم إطلاق اسم – الطيف الحراري – على الطيف الناتج من هذه الأشياء.

الطيف الحراري

يأتي الكيف الحراري من اي غاز صلب ، او سائل ، او كثيف عند درجة حرارة تزيد عن الصفر المطلق ، وهو ابسط انواع الطيف وذلك بسبب أن شكله يعتمد على درجة الحرارة فقط ، ويتم إطلاق اسم طيف الجسم الاسود على الطيف الحراري ، والجسم الاسود هو جسم يقوم بامتصاص كل الضوء الساقط عليه دون أن يعكس اي منه ، لذلك يبدو اسود ، وعند تسخين الجسم الاسود ينبعث الضوء بكفاءة عالية دون أي فواصل في السطوع.

الطيف المنفصل

وهو الطاقة عند أطوال موجية محددة ، ويقوم علماء الفلك بتقسيم الكيف المنفصل إلى خطوط الانبعاث (طيف الانبعاث) ، وخطوط الامتصاص (طيف الامتصاص) ، ويعتمد الطيف المنفصل على درجة الحرارة والتركيب الكيميائي للجسم ، وجاذبية السطح ، وكثافة الغاز ، والسرعة وغيرها.

الطيف الهيدروجيني

يتكون الطيف الذري الهيدروجيني عند تطبيق إمكانات عالية على غاز الهيدروجين عند ضغط منخفض في أنبوب تفريغ ، فيقوم بإصدار ضوء ساطع والذي يتم فصله إلى عدة اشعاعات مكونة طيفا أثناء المرور من خلال منشور ، فيتكون طيف من خطوط منفصلة تتوافق مع أطوال موجية مختلفة.

يحدث طيف الهيدروجين عندما تتفكك ذرات جزيء الهيدروجين ، أثناء مرور التفريغ الكهربائي به ، ما يؤدي إلى انبعاث إشعاع كهرومغناطيسي بسبب ذرات الهيدروجين المثارة ، ويتضمن انبعاث الهيدروجين إشعاع ترددات منفصلة.

أمثلة على الطيف المستمر

عند مرور الضوء من خلال وسط ما ويبدو بزاوية مختلفة ، وتعتمد الزاوية التي ينكسر عندها الضوء على المادة التي يمر بها والطول الموجي للضوء ، وكذلك يتم الحصول على الطيف المستمر.

يمثل قوس قزح مثال على الطيف المستمر ، فعند مرور ضوء الشمس من خلال قطرات المطر ، ويقوم بالانعكاس على الجزء الخلفي منها ، فينكسر بزوايا مختلفة حسب طوله الموجي ، ويمكن رؤية قوس قزح خافت حول الشمس أو القمر بشكل خافت الذي يحدث نتيجة انكسار الضوء من خلال بلورات الجليد المتواجدة في الغلاف الجوي.

أمثلة على طيف الامتصاص

طيف الامتصاص هو عكس طيف الانبعاث ، ويحدث طيف الامتصاص عند مرور الضوء من مصدر ساخن الذي يقوم بإنتاج طيف مستمر ، وعبر غاز أكثر برودة يقوم طيف امتصاص المادة بإظهار جزء الاشعاع الكهرومغناطيسي الساقط ، والذي تمتصه المادة من خلال نطاق من الترددات.

ومن أمثلة طيف الامتصاص أنه يتم استخدامه في تحديد العناصر الموجودة في الغازات او السائل ، حيث أن كل العناصر الكيميائية تحتوي على خطوط امتصاص ذات أطوال موجية محددة ، ومختلفة تقابل الاختلافات بين مستويات الطاقة في مدارات العنصر ، ويتم استخدام هذه الطريقة في استنتاج وجود العناصر في النجوم والأجسام الغازية الأخرى التي لا يمكن قياسها مباشرة.

الطيف الكهرومغناطيسي

الطيف الكهرومغناطيسي هو امتداد إشعاع EM على مدى واسع من الاطوال الموجية والترددات ، وينقسم الطيف الكهرومغناطيسي إلى سبع نطاقات بترتيب تناقص الطول وزيادة الطاقة والتردد ، وهذه النطاقات هي ؛

الأشعة تحت الحمراء.
الأشعة السينية.
الضوء المرئي.
الأشعة فوق البنفسجية.
موجات الراديو.
أشعة جاما.
الموجات الدقيقة.

فموجات الراديو ؛ تعتبر اشعاع منخفض الطاقة ، ويتم التعبير عنها بأنها تردد ، بينما تكون الأشعة تحت الحمراء والموجات الدقيقة والأشعة فوق البنفسجية والأشعة المرئية طول موجي ،في حين أن أشعة جاما والأشعة السينية يتم التعبير عنها من حيث الطاقة الخاصة بكل فوتون.

موجات الراديو ؛ تأتي موجات الراديو في أدنى نطاق من الطيف الكهرومغناطيسي ، وتصل تردداتها إلى ما يقرب 30 مليار هرتز ، واطواله الموجية تكون أكبر من حوالي 10 ملم ، وين استخدام موجات الراديو في الاتصالات والوسائط الترفيهية.

الموجات الدقيقة ؛ تمتلك الموجات الدقيقة ترددات تصل إلى 30 تريليون هرتز ، وأطوال موجية تصل إلى 100 ميكرومتر وتقع في نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين موجات الراديو والأشعة تحت الحمراء ، ويتم استخدام الموجات الدقيقة في الاتصالات ذات النطاق الترددي العالي ، والرادار ، وكمصدر حرارة لأفران الميكروويف والتطبيقات الصناعية.

الأشعة تحت الحمراء ؛ تقع الأشعة تحت الحمراء في نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين الموجات الدقيقة والضوء المرئي ، حيث يحتوي على ترددات تتراوح بين 30 تيرا هرتز إلى 400 تيرا هرتز ، وأطوال موجية تصل إلى ما يقرب من 740 نانومتر ، ويكون ضوء الأشعة تحت الحمراء غير مرئي للعين المجردة ، ولكن يمكن للإنسان الشعور به كحرارة ان كانت شدته كافية.

الضوء المرئي ؛ ويتواجد في منتصف الكيف الكهرومغناطيسي ، ويمتلك الضوء المرئي ترددات تصل إلى 800 تيرا هرتز ، وأطوال موجية تصل إلى 380 نانومتر ، ويمكن رؤيته بالعين المجردة.

الأشعة فوق البنفسجية ؛ تمتلك ترددات تصل إلى ما يقرب من 3 × 1016 هرتز ، وأطوال موجية تصل إلى 10 نانومتر ، وضوء الأشعة فوق البنفسجية هو أحد مكونات ضوء الشمس إلا أنه غير مرئي بالعين المجردة ، وتدخل الأشعة فوق البنفسجية في التطبيقات الطبية والصناعية مع انها تضر بالأنسجة الحية.

الأشعة السينية ؛ وتنقسم الأشعة السينية إلى نوعين ؛ الأشعة السينية القاسية ، والأشعة السينية اللينة ، التي تشتمل على نطاق الطيف الكهرومغناطيسي بين أشعة جاما ، والأشعة فوق البنفسجية وتمتلك ترددات تصل إلى 1018 هرتز ، وأطوال موجية تصل إلى 100 بيكومتر.

أشعة جاما ؛ تقع أشعة جاما في نطاق الطيف الكهرومغناطيسي فوق الأشعة السينية اللينة ، وتمتلك ترددات أكبر من ما يقارب 1018 هرتز وأطوال موجية أقل من 100 ميكرومتر ، وتتسبب أشعة جاما في تلف الأنسجة الحية لذلك يتم استخدامه بجرعات محددة لقتل الخلايا السرطانية. [2]