سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
مواد جامد و مایع دوست دارند طیف جسم سیاه یا شبیه به آن را از خود نشر کنند. گازها دوست دارند طیف پیچیده تری نشر کنند؛ بنابراین طیف خط جذب به ما اجازه می دهد تا راجع به انواع مختلف ماده بیش تر بدانیم ...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

منشأ خطوط جذب و نشر

منشأ خطوط جذب و نشر

مقدمه:

در همین ابتدا به تعریف طیف و نوع طیف در حالت های مختلف ماده می پردازیم و سپس به مباحث پیشرفته تری خواهیم پرداخت.

منشأ خطوط جذب و نشر

 

در شکل زیر، یک طیف پیوسته اقلا در تمام طول موج ها مقداری نور دارد:

 

منشأ خطوط جذب و نشر

 

طیف جسم سیاه نیز مانند حالت بالا، نوع بخصوصی از طیف پیوسته است.

مواد جامد و مایع دوست دارند طیف جسم سیاه یا شبیه به آن را از خود نشر کنند. گازها دوست دارند طیف پیچیده تری نشر کنند؛ بنابراین طیف خط جذب به ما اجازه می دهد تا راجع به انواع مختلف ماده بیش تر بدانیم.

 

طیف خطوط جذب و نشر توسط اتم ها (و مولکول ها) تولید می شود.

 

اتم ها از هسته ها و هسته ها از پروتون ها و نوترون ها (و البته نوترون ها و پروتون ها نیز از کوارک ها) تشکیل شده اند و الکترون ها در اطراف هسته ها حرکت می کنند.

الکترون ها با نیروی الکتریکی به اتم اتصال می یابند که با 1/r2  متناسب است؛ درست مثل گرانش. این نیرو بارهای مثبت و منفی را جذب هم می کند، اما باعث می شود بارهای مشابه هم دیگر را برانند. اما نیروهای هسته ای قوی بین نوکلئون ها در هسته بسیار قوی تر از نیروی الکتریکی است؛ اما ایراد آن ها این است که در فواصل کوتاه اثر دارند!

 

منشأ خطوط جذب و نشر

 

الکترون ها در اتم فقط می توانند در ترازهای انرژی مشخصی قرار بگیرند زیرا دوگانگی موج-ذره به این معناست که الکترون ها با خودشان در ترازهای دیگر تداخل می کنند. این رفتار در شاخه ای از فیزیک به نام مکانیک کوانتومی توضیح داده می شود.

 

 

 

 

منشأ خطوط جذب و نشر

 
 

 

انتقال الکترون در بین ترازهای انرژی به جذب یا نشر فوتون هایی با انرژی خاص منجر می شود که متناسب با اختلاف انرژی ترازهاست.

 

 

 

 

اگر الکترونی از مدار انرژی بیرونی با انرژی بالاتر به مداری داخلی تر و با انرژی پایین تر برود (این کار مستلزم صرف انرژی از بیرون سیستم اتمی است) انرژی به شکل فوتون آزاد می شود. خواص این فوتون به اختلاف انرژی بین مدارها بستگی دارد:

منشأ خطوط جذب و نشر

اگر فوتونی با انرژی کافی به اتمی برخورد کند، باعث می شود الکترون به مدار بیرونی تری با انرژی بالاتر پرش کند:

 

منشأ خطوط جذب و نشر

 

زمانی که الکترون به مدار اصلی و اولیه خود برمی گردد، فوتونی با همان انرژی نشر می شود:

 

منشأ خطوط جذب و نشر

 

در حالت های نجومی، ممکن است در یک طیف، هم خطوط نشری و هم خطوط جذبی را ببینیم که به منبع و گازهایی که در این طیف دخالت دارند، بستگی دارند.

 

یک طیف جذب زمانی تولید می شود که گاز سرد بین یک منبع پیوسته و ما قرار بگیرد؛ طول موج های خاص توسط اتم های گازی جذب شده و از نوری که به چشم ما می رسد، حذف می شوند.

 

منشأ خطوط جذب و نشر

 

یک طیف خط نشری زمانی تولید می شود که فوتون ها توسط گاز، نشر شوند؛ این طیف در یک پیوستار، شفاف دیده می شود؛ زیرا نازک است!

 

خطوط جذب و نشر:

 

منشأ خطوط جذب و نشر
منشأ خطوط جذب و نشر

 

منشأ خطوط جذب و نشر

اگرچه ترسیم پروتون ها، نوترون ‌ها و الکترون ها به صورت نقاط کوچک رایج است؛ مکانیک کوانتومی به ما می گوید که آن ها نمی توانند در یک محل مستقر باشند و در واقع بیش تر به شکل ابرهای مه آلود و تیره مانند هستند. تعیین دقیق این که اجزای اتم کجا بوده و چه خواهند کرد، امکان پذیر نیست.

 

 

علم نشان می دهد که عدم قطعیت بنیادی در مورد وضعیت اتم و اجزای آن وجود دارد.

 

مفهوم طیف:

طیف سنجی چشمه های نجومی، راه حلی برای درک ما از جهان اطراف است؛ زیرا طیف:

 

  • در تعیین دما مؤثر است (طیف سنجی، قابل اطمینان تر از پیک (اوج) طول موج است):

در دماهای بالاتر، بیش تر الکترون ها در مدارهای انرژی بالاتر قرار دارند یا همگی از اتم های خود فرار می کنند؛ زیرا اتم ها با دمای بالا در سرعت های به اندازه ی کافی بالا با هم برخورد می کنند تا الکترون هایشان را انتقال دهند.

مثلا در گاز داغ، خطوط خاص جذب و نشر تنها در مدارهای انرژی بالا قرار می گیرند که در دماهای پایین امکان پذیر نیست. در این مورد، اتم سرد فقط می تواند فوتون هایی با انرژی متناظر با انتقال بین ترازهای انرژی پایین جذب کند، در حالی که اتم داغ فقط می تواند فوتون هایی با انرژی اضافه ی متناظر با ترازهای دوم و سوم جذب کند.

 

منشأ خطوط جذب و نشر

 

  • در بررسی ترکیب مواد نقش دارد:

به دلیل این که هر عنصر ( و نیز هر نوع مولکولی) مجموعه ای از مدارهای مجاز برای الکترون های خود دارد؛ بنابراین الگوی خطوط طیفی مخصوص به خود را دارد. طیف می تواند برای تعیین این که جسم از چه چیزی تشکیل یافته است، به کار رود.

 

منشأ خطوط جذب و نشر

آرگون

منشأ خطوط جذب و نشر

هلیم

منشأ خطوط جذب و نشر

جیوه

منشأ خطوط جذب و نشر

نئون

منشأ خطوط جذب و نشر

سدیم

  • شاخص حرکت:

با درک اثر دوپلر می توان از طیف در اندازه گیری سرعت جسمی که در فاصله ای خاص حرکت می کند، استفاده کرد.


مرکز یادگیری سایت تبیان

تهیه و تنظیم: خدیجه آلچالانلو

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین