كيف ينتج طيف الانبعاث؟ وهل هو مستمر؟

كيف ينتج طيف الانبعاث؟ وهل هو مستمر؟
كيف ينتج طيف الانبعاث؟ وهل هو مستمر؟

كيف ينتج طيف الانبعاث؟

يحدث الانبعاث عندما تمتص ذرة أو جزيء الطاقة، وينتقل الإلكترون من مستوى طاقة أقل إلى مستوى طاقة أعلى، وتُصبح الذرة في حالة إثارة وعدم استقرار، ولِلعودة لحالة الاستقرار يُحرِّر الإلكترون فوتون (الوحدة الأساسية المكونة للضوء) مساوٍ للطاقة بين المستويين، وينتقل من مستوى الطاقة الأعلى إلى مستوى الطاقة الأقل، وبما أنّ لكل ذرة وعنصر وجزيء مستويات طاقة مُميّزة عن غيرها، فإنّ هذه الفوتونات المنبعثة (الإشعاع الكهرومغناطيسيّة) لها طول موجيّ وتردد منفصل ومحدّد،[١][٢] ويُطلَق على هذه الفوتونات المنبعثة ذات الطول الموجي المحدّد طيف الانبعاث؛ أي أنّ لكل عنصر طيف انبعاث فريد خاص به.[٣]


هل يكون طيف الانبعاث مستمر؟

الطيف المستمر هو الطيف الذي يتكوّن من حزمة ضوئيّة تحتوي على جميع الأطوال الموجيّة المرئيّة دون أي فراغات أو نقاط داكنة بينها، مثل شعاع الشمس الأبيض عند تمريره من خلال منشور زجاجي، والطيف الناتج عن تسخين مادة صلبة - ذات درجة انصهار عالية - إلى درجات حرارة عالية جدًّا حتى تتوهّج، إلّا أنّه لا يوجد طيفٌ مستمرٌ مثاليّ خاليًا من الفراغات إلّا في ظروفٍ مخبريّة معيّنة، حتى طيف الشمس لا يُعد طيفًا مستمرًّا مثاليّا؛ فغالبيّة الأطياف تكون مزيج من طيف الانبعاث وطيف الامتصاص؛ فطيف الانبعاث يُمكن أن يكون مستمرا، إلّا أنّه ليس النوع الوحيد؛ بل هو أحد أنواع طيف الانبعاث الثلاثة.[٤][٥]


ما أنواع طيف الانبعاث؟

لكلّ مصدرٍ طيفُ انبعاثٍ خاصٍّ به، وعند فحص الضوء المنبعث مباشرة من المصدر باستخدام مقياس طيف، يُمكن رؤية نوع من أنواع طيف الانبعاث الثلاثة الآتية:[٦][٧]


الطيف المستمر

تعتمد هذه الأطياف على درجة حرارة المصدر، وعندما يتشتت أو يحيد الضوء يظهر طيف ساطع يتوزّع باستمرار على خلفية مظلمة، ويتكوّن هذا الطيف من حزمة ضوئيّة غير منقطعة من جميع الأطوال الموجيّة المرئية، أي أنّها تحتوي على جميع الألوان من البنفسجي إلى الأحمر، ويُعد الضوء المنبعث من لمبة كهربائية أو شمعة أو قطعة حديد ساخنة حمراء مثالًا على هذا الطيف، وكذلك المواد الصلبة المتوهجة، والسوائل، وقوس الكربون.


طيف الخط

طيف يتكوّن من خطوط ساطعة حادة على خلفية داكنة ذات أطوال موجية محددة، يُستخدم لتحديد الغاز، فالذرات في الحالة الغازيّة، أي الذرات المثارة الحرة ينبعث منها طيف خطّي، مثل الصوديوم في مصباح بخار الصوديوم، والزئبق في مصباح بخار الزئبق والغازات في أنبوب التفريغ، فمثلًا؛ عندما يحدث التفريغ الكهربائي عبر بخار الصوديوم، فإنّ البخار يُصدر ضوءًا بطول موجة 589.0 نانومتر و589.6 نانومتر، وعند تشتيت هذا الضوء، يظهر خطين من اللون الأصفر اللامع على خلفية داكنة.


طيف النطاق

ينتج طيف النطاق من مستويات الطاقة الجزيئية، فهو خاصية من خواص الجزيء التي يُمكن استخدامها لدراسة التركيب الجزيئي للمادة، ومن الأمثلة على المواد التي تُصدر طيف نطاق؛ أملاح الكالسيوم أو الباريوم في لهب بنسن، والغازات، مثل: ثاني أكسيد الكربون والأمونيا والنيتروجين في الحالة الجزيئيّة في أنبوب التفريغ.


لكل عنصر طيف انبعاث فريد ومُميّز، ورغم الاعتقاد بأنّ الطيف يكون مستمرًا، إلّا أنّه لا يُمكن أن يكون مستمر تمامًا بطريقة مثاليّة بحيث يكون خالي من الفراغات، ويُوجد للطيف أنواع مختلفة، وهي: الطيف المستمر، وطيف الخط، وطيف النطاق.


ما الفرق بين طيف الانبعاث وطيف الامتصاص

طيف الامتصاص هو عكس طيف الانبعاث وهو الطيف الذي يتكوّن من الإشعاع الكهرومغناطيسي والذي يمر عبر المادّة ويُمتص في إشعاع بعض الترددات، والناتج هو طيف الامتصاص، وطيف الامتصاص يكون على شكل خطوطٍ سوداء أو داكنة على قاعدة ملونة بألوانٍ مختلفة، أمّا طيف الانبعاث يكون على شكل خطوط بألوان مختلفة على قاعدة أو خلفية سوداء،[٨][٤] ويختلف شكل هذه الأطياف تبعًا لاختلاف المادّة أو العنصر المنبعثة منه واختلاف الأطوال الموجيّة، ومن الاختلافات الأخرى بين طيف الانبعاث وطيف الامتصاص ما يأتي:[٢]


طيف الانبعاث

  • ينتج عندما تطلق الذرات طاقة.
  • يحتوي الطيف على مزيج من الخطوط الملوّنة.
  • يُساعد في معرفة تكوين مادة معينة.
  • يُساعد في معرفة نوع العناصر التي تتكوّن منها المادة، عن طريق معرفة نوع الفوتونات المنبعثة؛ إذ يشعّ كل عنصر كميّة مختلفة من الطاقة وله مستوى انبعاث مُميّز.
  • يُمكن لطيف الانبعاث أنْ يشع جميع الألوان في طيفٍ كهرومغناطيسي.


طيف الامتصاص

  • ينتج عندما تمتص الذرات طاقة.
  • يحتوي الطيف على خطوط داكنة أو فجوات.
  • يُساعد في معرفة قدرة أجسام معينة على الاحتفاظ بالحرارة ومستوى امتصاصها.
  • تُساعد الأطوال الموجيّة للضوء الممتص في معرفة عدد المواد في عيّنة ما.
  • يُمكن لطيف الامتصاص أنْ يفتقد لبعض الألوان بسبب إعادة توجيه الفوتونات الممتصة.


يُمكن بتجربة بسيطة معرفة ما إذا كان اللون المرئي ناتج بسبب الانبعاث أو الامتصاص عن طريق إطفاء الإنارة، فإنْ استمرّت رؤية اللون، فهو ناتج بسبب الانبعاث، أمّا إذا اختفى اللون، فسيكون اللون ناتج عن الامتصاص، لأنّ المادّة التي تمتص الضوء لا يُمكنها فعل ذلك إلّا إذا كان هناك ضوء لاِمتصاصه، لذلك لا يُمكن رؤية الملابس في الظلام، أمّا المادّة التي ينبعث منها ضوء، فسيستمر انبعاث ضوئها من خلال الظلام طالما أنّ لديها مصدر للطاقة، ومثال على ذلك شمعة أو موقد نار.[٤] 


تُوجد عدّة اختلافات ما بين طيف الانبعاث وطيف الامتصاص وأبرزها أنّ طيف الانبعاث يكون على شكل خطوط ملوّنة على قاعدة سوداء، أمّا طيف الامتصاص فيكون العكس فهو على شكل خطوط داكنة على قاعدة ملوّنة، إضافةً إلى أنّ طيف الانبعاث يُطلق ذرت طاقة، في حين أن طيف الامتصاص يمتصها، وغيرها العديد من الفروقات المذكور سابقًا.

المراجع[+]

  1. Anne Marie Helmenstine (2/8/2019), "What Is an Emission Spectrum in Science?", thoughtco, Retrieved 18/6/2021. Edited.
  2. ^ أ ب "Difference Between Emission And Absorption Spectra", coolgyan, Retrieved 18/6/2021. Edited.
  3. "Emission Line", Cosmos, Retrieved 18/6/2021. Edited.
  4. ^ أ ب ت "Continuous Spectrum: Definition & Overview", study, Retrieved 18/6/2021. Edited.
  5. "More On Spectra and Their Representations", nasa, Retrieved 18/6/2021. Edited.
  6. "Types of spectra - Emission spectra, Line spectrum, Band Spectrum, Absorption Spectra", brainkart, Retrieved 18/6/2021. Edited.
  7. Helisha (8/8/2019), "How many types of emission spectrum ?", sarthaks, Retrieved 18/6/2021. Edited.
  8. "Spectral Line", COSMOS, Retrieved 18/6/2021. Edited.

25 مشاهدة