ما هو طيف الانبعاث؟ (مع أمثلة) - جسدي - بدني - 2026

ل طيف الانبعاث هو طيف من الأطوال الموجية للضوء المنبعث من ذرات والجزيئات عند اتخاذ قرار الانتقال بين دولتين الطاقة. ينقسم الضوء الأبيض أو الضوء المرئي الذي يسقط على المنشور إلى ألوان مختلفة مع أطوال موجية محددة لكل لون. نمط الألوان الذي يتم الحصول عليه هو طيف الإشعاع المرئي للضوء المسمى طيف الانبعاث.

تحتوي الذرات والجزيئات والمواد أيضًا على طيف انبعاث بسبب انبعاث الضوء عندما تمتص الكمية المناسبة من الطاقة من الخارج للانتقال بين حالتين للطاقة. من خلال تمرير هذا الضوء من خلال منشور ، فإنه ينقسم إلى خطوط ملونة طيفية ذات أطوال موجية مختلفة خاصة بكل عنصر.

تكمن أهمية طيف الانبعاث في أنه يسمح بتحديد تكوين المواد غير المعروفة والأجسام الفلكية من خلال تحليل خطوطها الطيفية باستخدام تقنيات التحليل الطيفي للانبعاثات.

بعد ذلك ، يتم شرح ما يتكون منه طيف الانبعاث وكيف يتم تفسيره ، وقد تم ذكر بعض الأمثلة والاختلافات الموجودة بين طيف الانبعاث وطيف الامتصاص.

ما هو طيف الانبعاث؟

تحتوي ذرات عنصر أو مادة على إلكترونات وبروتونات مرتبطة ببعضها البعض بواسطة قوة الجذب الكهرومغناطيسية. وفقًا لنموذج بوهر ، يتم ترتيب الإلكترونات بحيث تكون طاقة الذرة في أدنى مستوى ممكن. يُطلق على مستوى الطاقة هذا الحالة الأرضية للذرة.

عندما تكتسب الذرات الطاقة من الخارج ، تتحرك الإلكترونات نحو مستوى طاقة أعلى وتغير الذرة حالتها الأرضية إلى حالة مثارة.

في الحالة المثارة ، يكون وقت بقاء الإلكترون قصيرًا جدًا (10-8 ثوانٍ) (1) ، والذرة غير مستقرة وتعود إلى الحالة الأرضية ، مروراً بمستويات طاقة متوسطة ، إذا لزم الأمر.

الشكل 1. أ) انبعاث الفوتون نتيجة انتقال الذرة بين مستوى طاقة الإثارة ومستوى الطاقة الأساسي. ب) انبعاث الفوتونات بسبب انتقال الذرة بين مستويات طاقة وسيطة.

في عملية الانتقال من الحالة المثارة إلى الحالة الأرضية ، تُصدر الذرة فوتونًا من الضوء بطاقة مساوية للاختلاف في الطاقة بين الحالتين ، وتتناسب طرديًا مع التردد وتتناسب عكسيًا مع طول الموجة λ.

يظهر الفوتون المنبعث كخط لامع ، يسمى الخط الطيفي (2) ، وتوزيع الطاقة الطيفية لمجموعة الفوتونات المنبعثة في انتقالات الذرة هو طيف الانبعاث.

تفسير طيف الانبعاث

تحدث بعض تحولات الذرة بسبب ارتفاع درجة الحرارة أو وجود مصادر خارجية أخرى للطاقة مثل شعاع من الضوء أو تيار من الإلكترونات أو تفاعل كيميائي.

إذا تم وضع غاز مثل الهيدروجين في غرفة عند ضغط منخفض وتم تمرير تيار كهربائي عبر الحجرة ، فإن الغاز سيصدر ضوءًا بلونه الذي يميزه عن الغازات الأخرى.

من خلال تمرير الضوء المنبعث عبر منشور ، بدلاً من الحصول على قوس قزح من الضوء ، يتم الحصول على وحدات منفصلة في شكل خطوط ملونة ذات أطوال موجية محددة ، والتي تحمل كميات منفصلة من الطاقة.

تعد خطوط طيف الانبعاث فريدة من نوعها في كل عنصر ، ويسمح استخدامها من تقنية التحليل الطيفي بتحديد التركيب الأولي لمادة غير معروفة وكذلك تكوين الأجسام الفلكية ، من خلال تحليل الأطوال الموجية للفوتونات المنبعثة. أثناء انتقال الذرة.

الفرق بين طيف الانبعاث وطيف الامتصاص.

في عمليات الامتصاص والانبعاث للذرة انتقالات بين حالتين من الطاقة ولكن في الامتصاص تكتسب الطاقة من الخارج وتصل إلى حالة الإثارة.

الخط الطيفي للانبعاث هو عكس الطيف المستمر للضوء الأبيض. في الأول ، لوحظ التوزيع الطيفي على شكل خطوط ساطعة وفي الثانية ، لوحظ وجود مجموعة متواصلة من الألوان.

إذا اصطدم شعاع من الضوء الأبيض بغاز مثل الهيدروجين ، محاطًا بغرفة عند ضغط منخفض ، فسيتم امتصاص جزء فقط من الضوء بواسطة الغاز وسيتم نقل الباقي.

عندما يمر الضوء المرسل عبر منشور ، فإنه يتكسر إلى خطوط طيفية ، لكل منها طول موجي مختلف ، مكونًا طيف امتصاص الغاز.

طيف الامتصاص هو عكس طيف الانبعاث تمامًا كما أنه خاص بكل عنصر. عند مقارنة كل من أطياف نفس العنصر ، لوحظ أن الخطوط الطيفية للانبعاث هي الخطوط المفقودة في طيف الامتصاص (الشكل 2).

الشكل 2. أ) طيف الانبعاث و ب) طيف الامتصاص (المؤلف: Stkl. المصدر:

أمثلة على أطياف انبعاث العناصر الكيميائية

أ) الخطوط الطيفية لذرة الهيدروجين ، في المنطقة المرئية من الطيف ، هي خط أحمر يبلغ 656.3 نانومتر ، وأزرق فاتح يبلغ 486.1 نانومتر ، وأزرق غامق يبلغ 434 نانومتر وبنفسجي خافت للغاية يبلغ 410 نانومتر. يتم الحصول على هذه الأطوال الموجية من معادلة Balmer - Rydberg في نسختها الحديثة (3).

هو رقم موجة الخط الطيفي

ثابت ريدبيرج (109666.56 سم -1)

هو أعلى مستوى للطاقة

هو أعلى مستوى للطاقة

الشكل 3. طيف انبعاث الهيدروجين (المؤلف: Adrignola. المصدر: commons.wikimedia.org

ب) يحتوي طيف انبعاث الهيليوم على سلسلتين من الخطوط الرئيسية ، أحدهما في المنطقة المرئية والآخر بالقرب من الأشعة فوق البنفسجية. استخدم بيترسون (4) نموذج بور لحساب سلسلة من خطوط انبعاث الهيليوم في الجزء المرئي من الطيف ، كنتيجة لعدة انتقالات متزامنة لإلكترونين إلى الحالة n = 5 ، وقيم الطول الموجي التي تم الحصول عليها بما يتفق مع النتائج التجريبية. الأطوال الموجية التي تم الحصول عليها هي 468.8 نانومتر ، 450.1 نانومتر ، 426.3 نانومتر ، 418.4 نانومتر ، 412.2 نانومتر ، 371.9 نانومتر.

ج) يحتوي طيف انبعاث الصوديوم على خطين ساطعين للغاية من 589 نانومتر و 589.6 نانومتر يسمى خطوط D (5). الخطوط الأخرى أضعف بكثير من هذه ، ولأغراض عملية ، يُعتبر كل ضوء الصوديوم قادمًا من خطوط D.

المراجع

1. قياس أعمار الحالات المثارة لذرة الهيدروجين. أنكودينوف ، إس في بوباشيف ، وإي بي أندريف. 1 ، 1965 ، الفيزياء السوفيتية JETP ، المجلد. 21 ، ص. 26-32.
2. Demtröder، W. Laser Spectroscopy 1. Kaiserslautern: Springer، 2014.
3. DKRai و SN Thakur و. الذرة والليزر والتحليل الطيفي. نيودلهي: Phi Learning ، 2010.
4. تمت إعادة النظر في بوهر: نموذج وخطوط الهيليوم الطيفية. بيترسون ، سي 5 ، 2016 ، مجلة المحققين الشباب ، المجلد 30 ، ص. 32-35.
5. مجلة التربية الكيميائية. JR Appling و FJ Yonke و RA Edgington و S. Jacobs. 3 ، 1993 ، المجلد. 70 ، ص. 250-251.