ما الفرق بين طيف الامتصاص وطيف الانبعاث

ماهي أطياف الانبعاث

يتم ترتيب الإلكترونات المحيطة بنواة الذرة في سلسلة من مستويات الطاقة المتزايدة، كما يحتوي كل عنصر على عدد فريد من الإلكترونات في تكوين فريد، وبالتالي فإن كل عنصر له مجموعته المميزة من مستويات الطاقة، كما يعمل هذا الترتيب لمستويات الطاقة كبصمة الذرة الفريدة.

في أوائل القرن العشرين وجد العلماء أن تسخين السائل أو الصلب إلى درجات حرارة عالية من شأنه أن يعطي مجموعة واسعة من ألوان الضوء، ومع ذلك فإن الغاز المسخن إلى درجات حرارة مماثلة لن ينبعث منه الضوء إلا عند أطوال موجية معينة لم يتم فهم سبب هذه الملاحظة في ذلك الوقت، ولقد درس العلماء هذا التأثير باستخدام أنبوب التفريغ.

لقد ثبت أنه عندما يتم تطبيق جهد عالي بما فيه الكفاية عبر الأنبوب، يتأين الغاز ويعمل كموصل مما يسمح للتيار بالتدفق عبر الدائرة،الذي يثير التيار ذرات الغاز المؤين عندما تعود الذرات إلى حالتها الأساسية فإنها تبعث فوتونات لتحمل الطاقة الزائدة.

انبوب التفريغ في اطياف الانبعاث

بجانب معرفة الوقت الذي

يظهر طيف الانبعاث

به فإن أنبوب التفريغ عبارة عن أنبوب زجاجي مملوء بالغاز ولوحة معدنية في كلا الطرفين، إذا تم تطبيق فرق جهد كبير بما يكفي بين اللوحين المعدنيين فإن ذرات الغاز داخل الأنبوب سوف تمتص طاقة كافية لجعل بعض إلكتروناتها تنفصل، أي أن ذرات الغاز مؤينة.

تبدأ هذه الإلكترونات في التحرك عبر الغاز وتخلق تيارًا، مما يرفع بعض الإلكترونات في الذرات الأخرى إلى مستويات طاقة أعلى، ثم عندما تتراجع الإلكترونات الموجودة في الذرات، فإنها تصدر إشعاعًا كهرومغناطيسيًا، يتم عرض كمية الضوء المنبعثة بأطوال موجية مختلفة التي تسمى طيف الانبعاث لأنبوب تفريغ مملوء بغاز الهيدروجين، كما يتم رؤية أطوال موجية معينة فقط للضوء.

لقد أدرك العلماء أن هذه الخطوط تأتي من فوتونات ذات طاقة معينة التي تنبعث من الإلكترونات، مما يجعل الانتقال بين مستويات طاقة معينة للذرة، عندما ينخفض ​​إلكترون في الذرة من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أقل، فإنه يصدر فوتونًا ليحمل الطاقة الإضافية، طاقة هذا الفوتون تساوي فرق الطاقة بين مستويي الطاقة (ΔE).

طاقات الفوتونات المنبعثة هي نفسها فرق الطاقة بين مستويين من الطاقة، ويمكن التفكير في الامتصاص كعملية معاكسة، وفي هذه الحالة ستشير الأسهم إلى الأعلى وستقفز الإلكترونات إلى مستويات أعلى عندما تمتص فوتونًا من الطاقة المناسبة، كما يتم تجميع الترانزيستونات في سلسلة بناءً على أدنى مستوى متضمن في الانتقال.

الضوء المرئي ليس النوع الوحيد من الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث، حيث يمكن للتحولات الأكثر نشاطًا أو أقل نشاطًا أن تنتج الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة تحت الحمراء، ومع ذلك نظرًا لأن لكل ذرة مجموعتها المميزة من مستويات الطاقة فإن لكل ذرة طيف انبعاث مميز خاص بها.

تعريف أطياف الامتصاص

الذرات لا تصدر الفوتونات فقط ؛ كما أنها تمتص الفوتونات، إذا اصطدم فوتون بذرة وكانت طاقة الفوتون هي نفس الفجوة بين مستويين من طاقة الإلكترون في الذرة، فإن الإلكترون في مستوى الطاقة الأدنى يمكنه امتصاص الفوتون والقفز إلى مستوى الطاقة الأعلى، إذا كانت طاقة الفوتون لا تتوافق مع الفرق بين مستويين من الطاقة، فلن يتم امتصاص الفوتون (لا يزال من الممكن أن يتشتت).

باستخدام هذا التأثير إذا كان لدينا مصدر للفوتونات ذات الطاقات المختلفة فيمكننا الحصول على أطياف الامتصاص للمواد المختلفة، وكوسيلة للحصول على طيف امتصاص قم فقط بإلقاء الضوء الأبيض على عينة من المادة التي تهتم بها، حيث يتكون الضوء الأبيض من جميع الأطوال الموجية المختلفة للضوء المرئي مجتمعة، في طيف الامتصاص سيكون هناك فجوات، تتوافق الفجوات مع الطاقات وهي الأطوال الموجية التي يوجد لها اختلاف مماثل في مستويات الطاقة لعنصر معين.

تظهر الفوتونات الممتصة كخطوط سوداء؛ لأن فوتونات هذه الأطوال الموجية قد تم امتصاصها ولا تظهر، وبسبب هذا فإن طيف الامتصاص هو معكوس طيف الانبعاث بالضبط، كما يمكن استخدام تقنيات الانبعاث والامتصاص للحصول على المعلومات حول مستويات الطاقة في الذرة.

العملية المعاكسة للانبعاث

تتوافق الخطوط المظلمة مع ترددات الضوء التي يمتصها الغاز، وكذلك يحدث عندما تمتص الإلكترونات فوتونات الضوء حيث تتحرك الإلكترونات إلى مستويات طاقة أعلى، هذه هي العملية المعاكسة للانبعاث.

كما تتوافق الخطوط المظلمة وهي خطوط الامتصاص مع ترددات طيف الانبعاث لنفس العنصر، وكمية الطاقة التي يمتصها الإلكترون للانتقال إلى مستوى أعلى هي نفس كمية الطاقة المنبعثة عند العودة إلى مستوى الطاقة الأصلي.[1]

مقارنة بين طيف الامتصاص وطيف الانبعاث

يوجد العديد من الفروق بين طيف الامتصاص وطيف الانبعاث والتي يمكن التعرف عليها من خلال جدول مبسط لتوضيح أهم الفروق، والتي تتمثل فيما يلي:

من خلال هذا الجدول يوضع أهم المعلومات حول الفرق بين طيف الامتصاص وطيف الانبعاث بشكل مفصل، فإن ينهم العديد من الفروق المختلفة والتي يمكن الكشف عنها من خلال التعريف الخاص بطيف الامتصاص وطيف الانبعاث، فإنه بالنسبة إلى الطلاب في المراحل التعليمية المختلفة يتم دراسة الأطياف في مادة العلوم والفروق بينها.[2]