الطيف

طيف

Spectrum - Spectre

الطَّيف

يعرَّف الطيف spectrum بأنه الإشعاعات الصادرة عن عنصر مثار، ويكون الطيف عندها طيف إصدار emission spectrum، أو الإشعاع الممتص من قِبَله في ظروف معيَّنة ويسمى الطيف عندها طيف امتصاص absorption spectrum.

يختلف الطيف الصادر عن عنصر ما باختلاف ظروف إثارته. وقد جرت العادة عند الحديث عن أطياف الإصدار أن يميَّز بين عدة أصناف منها بحسب طريقة توليدها، وهي كما يأتي:

ـ طيف اللهب flame spectrum: يكفي للحصول على طيف اللهب لعنصر ما أن يُغمس سلك من البلاتين في محلول ذلك العنصر، ثم يُعرَّض السلك للهب مصباح بنزن، وبتحليل الضوء الصادر عن السلك باستخدام مقياس الطيف [ر] يُحصل على عدد من الخطوط الطيفية. وإذا كانت درجة حرارة اللهب أعلى، فبالإمكان الحصول على أطياف معادن أخرى، كالنحاس مثلاً. يشار هنا إلى أن أشباه المعادن لاتولِّد في اللهب أطيافاً مميِّزة لها، وإلى أن الطيف الناتج يحتوي على طيف اللهب ذاته الذي يشتمل على عصائب bands تعود لبخار الماء وللآزوت ولمركَّبات الفحم. وتكمن سيئة أطياف اللهب التي يتم الحصول عليها في صعوبة ضبط درجة حرارة اللهب بدقة، وتعذر تغيير تلك الدرجة تدرِّجياً، خلافاً للطيف الذي يولِّده فرن كهربائي؛ إذ يمكن التحكم بدرجة حرارة بخار المعدن باستمرار، وقياس ضغطه ودراسة تطور الطيف بدءاً من درجة حرارة لهب مصباح بنزن وهي تساوي 1700درجة مئوية، حتى درجة القوس الكهربائي التي تصل إلى 3000درجة مئوية.

ـ طيف القوس الكهربائي arc spectrum: يتم الحصول على الطيف هنا عن طريق تقريب مسريين، يحتوي أحدهما على الأقل على العنصر المراد توليد طيف له، وبتمرير تيار كهربائي يراوح بين 5 و10أمبير فيهما.

وينبغي عند دراسة الطيف بهذه الطريقة تجنب الطيف المشوِّش الناشئ عن توهج المسريين، وكذلك الضوء الصادر عن الجوار المباشر لهما حيث يسود حقل كهربائي شديد. إذ إن الخطوط الطيفية الصادرة عن هذه المنطقة تختلف أطوالها كثيراً عن الخطوط الطيفية الصادرة عن مركز القوس، ويمكن تجنّب ظهور هذه الخطوط فيما لو أثير القوس الكهربائي في حيِّز مغلق يسوده ضغط لايتجاوز بضعة ميلمترات زئبق.

ـ طيف الشَّرر :spark spectrum يمكن الحصول على هذا النوع من الطيف نتيجة تفريغ مكثفة مشحونة حتى جهد كهربائي عالٍ بين مسريين من النوع المذكور أعلاه، وتبلغ شدة التيار الكهربائي الآني المار عبر المسريين عندها بضع مئات من الأمبير.

الشكل (1) نموذجان من أنبوب جسلر لتوليد طيف الانفراغ الغازي

الشكل (2) أجزاء المطياف

الشكل (3) نماذج من أشكال مختلفة

ـ طيف الانفراغ الغازي :gas discharge spectrum ويُحصل عليه بتمرير تيار إلكترونات في غاز موضوع تحت ضغط منخفض كما هو الحال في أنابيب جِسْلِر Geissler tubes، حيث يكون سطوع الطيف عالياً في المنطقة الشَّعرية من الأنبوب الذي يظهر في الشكل (1).

تُظهر الأجسام الصلبة والسائلة عندما تبلغ درجة التوهُّج أطيافاً، ويمكن للغازات وللأبخرة أن تولِّد أطيافاً مستمرة كذلك، إذا تحققت شروط إثارة مناسبة. ويبدو ذلك جلياً في مصابيح الانفراغ التي تملأ بالهدروجين 1H1 أو بالدوتيريوم 1H2، حيث تولِّد تلك المصابيح طيفاً مستمراً في مجال الأشعة فوق البنفسجية التي تستخدم بكثافة لدراسة امتصاص المواد لهذه الأشعة. إلا أن الغازات أو الأبخرة تولِّد في ظروف الإثارة الاعتيادية خطوطاً طيفية وحيدة اللون أو عصائب طيفية تتجاور فيها عدة خطوط.

تنشأ الخطوط الطيفية عن الذرات المعتدلة أو المتأينة للعنصر المدروس، أما العصائب فتولِّدها جزيئاته. وهكذا يمكن بحسب ظروف الإثارة أن تنتقل أطياف جزيئات المادة أو ذراتها من أطياف خطية إلى أطياف ذات عصائب.

يمكن القول: إن طيف القوس الكهربائي ينشأ عن الذرات المعتدلة، وإن قوس الشرر تولِّده ذرات من التأين مرة أو أكثر. وفي الواقع إذا مُرِّرت حزمة دقيقة من الأشعة القنوية canal rays المؤلَّفة من ذرات معتدلة وذرات متأينة بين لَبوسي مكثفة، فإن طيف الشرر ينزاح عن موضعه، وما كان لهذا أن يحدث لولا مرور ذرات متأينة في الحقل الكهربائي السائد بين لَبوسي المكثفة.

يُلاحظ طيف الامتصاص لمادة ما عندما يُنظر إلى طيف مستمر يجتاز المادة. ويمكن القول عموماً: إن للأجسام الصلبة عصائب امتصاص عديدة، في حين يتصف طيف الامتصاص العائد للغازات وللأبخرة بخطوط منفصلة تظهر بلون أسود، هي ذات الخطوط التي تبدو متألقة في طيف إصدار المادة. وهذا ما يعبر عنه قانون كيرشوف Kirchhoff’s law في الإشعاع والذي ينص على أن الجسم المثار في ظروف معيَّنة لا يُصدر إلا الإشعاعات التي يستطيع امتصاصها في ظروف الإثارة ذاتها.

يشار أخيراً إلى أن دراسة أطياف الإصدار وأطياف الامتصاص عند الأطوال الموجية المختلفة تتم بوساطة أجهزة تدعى مقاييس الطيف spectrometer أو المطياف spectroscope.

يظهر في الشكل (2) رسم رمزي لأجزاء المطياف والطيف المستمر الذي يظهر على حاجز لمصباح متوهج، في حين تظهر في الشكل (3) نماذج من أطياف متنوعة. هي من الأعلى إلى الأسفل: طيف إصدار مستمر، طيف امتصاص عائد للشمس، طيف إصدار خطَّي الصوديوم، طيف امتصاص الصوديوم لضوء الشمس.

أحمد حصري

التحليل الكيميائي ـ الضوء ـ الضوء الهندسي ـ مقياس الطيف، الموشور.

- Book of Popular Science, vol.7 (Grolier, 1974).

- Understanding Science,No 78 (Sampson Low, Marston & Co., Great Britain, 1964).

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلد الثاني عشر

رقم الصفحة ضمن المجلد : 691

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية