طيف الانبعاث

عندما تنتج الأجسام الضوء

عندما تسخن أي مادة ، تميل إلى التوهج. في الحياة اليومية ، يمكن تفسير أواني المطبخ ، والخيوط المعدنية للمصباح الضوئي ، أو الشمس بهذه الظاهرة.

في أواخر القرن التاسع عشر ، لاحظ العلماء أيضًا هذه الظاهرة من خلال تسخين المواد في المختبر ، لكنهم لم يعرفوا كيف يفسرونها. ومع ذلك ، فإنهم يعرفون كيفية تحليل الضوء المنبعث من الغاز إلى طيف ، ومن خلال مراقبة خصائص الضوء ، يمكنهم الحكم على العناصر الكيميائية التي يحتوي عليها. في عام 1859 ، أطلق الفيزيائي الألماني جوستاف روبرت كيرشوف على هذا الطيف اسم "طيف الانبعاث".

الرسم: رسم تخطيطي للانبعاث التلقائي

حاول العديد من الباحثين شرح كيفية إنتاج المواد لأطياف الانبعاث ، ولكن لم ينجح أي منها. في عام 1900 ، أجاب الفيزيائي الألماني ماكس بلانك جزئياً على هذا السؤال.

اكتشف بلانك لأول مرة أنه كان من المستحيل التغلب على هذه المشكلة باستخدام المبادئ الفيزيائية في ذلك الوقت. لذا فقد وضع نظرية ثورية تميزت بداية الفيزياء الحديثة ونهاية الفيزياء قبل ذلك.

في نظريته ، أكد بلانك على أنه لا يمكن انبعاث الضوء إلا بحزمة صغيرة من الطاقة ، أطلق عليها "الكم" ، وأعيد تسميتها فيما بعد بـ "الفوتون". كان هذا الاقتراح مخالفا للضوء المعروف في ذلك الوقت.

لذا يعتبر الضوء شكلاً من أشكال الطاقة المستمرة ، وينتشر تحت ظهور الموجات الكهرومغناطيسية ، بدلاً من كونه شكلاً من أشكال الطاقة المتقطعة مثل وجود فوتونات الجسيمات.

انضم الفيزيائي الألماني ألبرت أينشتاين إلى البحث في هذا المجال عام 1905. لم يتفق فقط مع وجهة نظر بلانك ، بل طرح أيضًا وجهة نظر أخرى: فهو يعتقد أنه بالإضافة إلى الميزات العرضية مثل الجسيمات (الفوتونات) ، فإن الضوء له أيضًا خصائص التقلبات والانخفاضات المستمرة ، لذلك يجب اعتباره على أنه مادة مع ازدواجية جسيم الموجة.

بالإضافة إلى ذلك ، حدد أينشتاين أيضًا أن طاقة الفوتون مرتبطة بطول موجة إشعاعه. لذلك ، وفقا له ، فإن الموجات ذات الأطوال الموجية الأطول (مثل الضوء الأحمر) تحمل طاقة أقل ، بينما الموجات ذات الأطوال الموجية الأقصر (مثل الضوء الأرجواني) تحمل طاقة أكبر.

في عام 1913 ، قام الفيزيائي الدنماركي نيلز هنريك ديفيد بول بدمج النظرية التقدمية لـ Planck و Einstein في نموذجه الذري الجديد وشرح كيف تنبعث المادة الضوء في شكل جزيئات . وفقا لبوهر ، تتكون الذرات من إلكترونات ذات شحنة سالبة تدور حول النوى الموجبة الشحنة ، والمسافة من مداراتها إلى النوى خاصة جدًا.

طاقة الإلكترون في المدار القريب من النواة صغيرة نسبيًا ، في الواقع يتم احتواؤها بقوة من قبل النواة التي تجذبها. لذلك ، يجب أن نعطيها الكثير من الطاقة لنقلها إلى مدار أعلى. يمتلك الإلكترون الذي يشغل موقعًا بعيدًا الكثير من الطاقة ، ومن أجل البقاء في المدار ، يجب أن يعوض عن بعده الضخم من النواة التي تحاول جذبه. لذلك ، يمكن نقله إلى مدار أعلى بإعطائه القليل من الطاقة.

قال بول إنه عندما يتم تسخين الجسم السماوي ، فإن بعض إلكتروناته تمتص الطاقة وتميل إلى التحرك بسرعة من مدار قريب إلى مدارات أبعد من النواة. ثم يعود كل إلكترون إلى المدار الأصلي بالقرب من النواة ، مما يقلل من محتواها من الطاقة ، بحيث يمكن أن يكون مستقرًا في المدار الأصلي.

اقترح بول أن تكون الإلكترونات على شكل "حزم طاقة" صغيرة وصفها بلانك وأينشتاين ، أي على شكل فوتونات وضوء ، للتخلص من طاقتها الزائدة.

نظرًا لأن كل عنصر كيميائي له نواة متميزة مشحونة بشكل إيجابي ، فإن مداراتها الإلكترونية تحتوي على طاقات مختلفة. بالانتقال من مدار بعيد إلى مدار أقرب ، يطلق إلكترون عنصر كيميائي معين فوتونًا مميزًا تتوافق طاقته مع الطول الموجي للضوء المرصود في طيف انبعاثه.

الرسم: D2 عند 589 نانومتر (يسار) وعرض توضيحي 590 نانومتر D1 (يمين) باستخدام فتيلة ماء مالح لإطلاق خطوط الصوديوم D في اللهب

نظرًا لاحتمال وجود قفزات مدارية متعددة في الذرة ، فإن لكل مادة كيميائية طيف انبعاث فريد خاص بها.

يوضح الشكل أدناه طيف الانبعاث لبعض العناصر الكيميائية. من السهل رؤية أن كل عنصر له خط مميز خاص به ، مثل الباركود أو بصمة الإصبع ، والتي يمكن تحديدها بدقة من قبل العلماء.

الرسم: طيف انبعاث الهيدروجين

الرسم: طيف انبعاث الحديد

معلومات ذات صله

طيف الانبعاث هو ظاهرة أنه عند إثارة عنصر (تسخينه) ، عند كل تردد نسبة إلى الإشعاع الكهرومغناطيسي ، تزداد شدة الإشعاع عند ترددات معينة.

الرسم: طيف انبعاث مصباح هاليد معدني.

عندما يكون الإلكترون في عنصر كيميائي متحمسًا ، فإنه سيقفز إلى مدار طاقة أعلى ، وعندما يترك هذا الإلكترون الحالة المثارة ويعود إلى مدار طاقة أقل ، سيتم إشعاع الطاقة مرة أخرى ، وخط الانبعاث المنفصل هو الطول الموجي المذكور. لاحظ أن تردد الخط الطيفي المشع سيكون أوسع من التردد الأصلي ، وهو تأثير توسيع الخط الطيفي.

المراجع

1. موسوعة ويكيبيديا

2. الأسماء الفلكية

السنة المالية: sphaigne

المؤلف: astro-canada.ca

إذا تم انتهاك المحتوى ذي الصلة ، يرجى الاتصال بالمؤلف في غضون 30 يومًا للحذف

يرجى إعادة طبع الحصول على إذن ، والانتباه إلى الحفاظ على النزاهة والإشارة إلى المصدر