-
طیف نشری خطی اتم ها
انرژی تابشی متشکل از دو میدان نوسانی و مغناطیسی والکتریکی است که در فصا با حرکت موجی انتقال می یابد
برای هر موج فاصله در ماکزیمم یا دو مینیمم یک طول موج یا لاندا
نامیده می شود
امواج الکترومغناطیس شامل محدوده وسیعی از طول موج ها هستند که تنها
بخش کوچکی از آن توسط چشم ما قابل دیدن است
این امواج از طول موجهای بسیار کوتاه با انرژی های بسیار بزرگ مانند اشعه
گاما تا طول موج های بسیار بلند باانرژی های بسیار کم مانند امواج رادیویی
را در برمیگیرند . از این بین تنها بخش کوچکی از امواج توسط چشم ماقابل
دیدن می باشد
وقتی شعاعی از تابش الکترومغناطیس از یک منشور میگذرد ، شکسته
می شود . درجه شکست بستگی به طول موج آن شعاع دارد طول موج های
کوتاه بیش از طول موج های بلند شکسته میشوند بنابراین برای تجزیه یک شعاع
تابش متشکل از طول موجهای مختلف به طول موج های تشکیل دهنده آن
می توان از منشور استفاده کرد
طیف پیوسته
چون نور سفید ترکیبی از تمامی رنگهاست و تمامی طول موجهای محدوده
مرئی راشامل میشود پس اگر از منشور عبور کند نوار عریضی از رنگها را شامل
میشود که مانند رنگین کمان پیوسته ای است که در آن کناره هر نوار رنگی به
کناره نوار مجاوردر هم می آمیزد مثلا بنفش در آبی و آبی در سبز و ....
به این طیف، طیف پیوسته میگویند زیرا تمامی طول موج ها در بر می گیرد
ولی اگر شعاعی که از منشور میگذرد همه طول موج ها نداشته باشد طیف
حاصله یک طیفی است که طیف خطی نامیده میشود طیف خطی فقط شامل
طول موجهای معینی بوده و در بین خطوط مربوط به طول موجهای خاص نوار های
تاریک دیده میشود
[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]
از دیدگاهی دیگر طیف ها را می توان به دو نوع جذبی و نشری تقسیم کرد
طیف جذبی :
وقتی به یک ماده نوری را میتابانیم ماده قسمتی از نور تابیده شده را جذب کرده
وباقی را عبور دهد اگر نور عبور کرده را از یک منشور عبور دهیم به طیف حاصله
طیف جذبی میگویند . طیف جذبی میتواند خطی یا پیوسته باشد
طیف نشری :
اگر یک ماده را از طریق حرارت دادن ویا قوس الکتریکی و یا یه هر طریق دیگر به
شدت گرم کنیم ماده از خود نور تابش میکند ( پدیده نشر ) در صورتیکه تابش
نشرشده را از یک منشور عبور دهیم به طیف حاصله طیف نشری گفته میشود
طیف نشری هم میتواند خطی یا پیوسته باشد
طیف نشری خطی
طیف نشری پیوسته
طیف نشری خطی اتم ها :
اگر اتم های گازی شکل یک عنصر را در یک قوس الکتریکی ، یک جرقه الکتریکی ،
ویا شعله گرم کنیم نور از آنها منتشر میشود . اگر شعاعی از این نور را توسط
منشور تجزیه کنیم یک طیف خطی حاصل میشود از این رو به آن طیف نشری
خطی اتمی میگویند
برای بررسی چگونگی این پدیده ، اتم هیدروژن را در نظر میگیریم :
اتم هیدروژن تنها دارای یک الکترون است واین الکترون در پایین ترین مدار آن
یعنی مدار اول قرار داردبه این حالت، حالت پایه می گویند . وقتی اتم هیدروزن
را گرم کنیم الکترون آن تحریک شده وبا جذب انرژی از تراز پایه به تراز های بالاتر
می جهد این حالت را حالت برانگیخته می گویند . ولی الکترون در تراز های بالا
ناپایدار بوده و با رها کردن انرژی جذب کرده به تراز های پایین تر بر می گردد و این
بار انرژی کسب کرده را به صورت تابش بر می گرداند
اگر الکترون از تراز i به تراز f ارتقا یابد به اندازه تفاوت انرژی این دو تراز یعنی
به اندازه( Ef – Ei) انرژی جذب میکند و در برگشت در صورتی که به همان تراز i
برگردد همان مقدار انرژی را نشر میکند .
بنابراین می توان نتیجه گرفت هرچه تفاوت انرژی دو لایه بیشتر باشد انرژی نور
نشری بیشتر و طول موج آن کوتاه تر است . طول موج تابش نشر شره در
انتقالات را می توان با بکار گیری فرمول زیر محاسبه کرد
در شکل زیر کلیه انتقالات الکترونی اتم هیدروژن نشان داده شده اند
چنانچه روشن است در انتقالات اتم هیدروزن چندین سری دیده میشود :
ا) سری لیمان : ( ni→n1 ) چون در این انتقالات برگشت به تراز اول صورت
میگیرد . انرژی نور حاصله بسیار بالا بوده و طول موج ان به قدری کوتاه است که
در منطفه فرا بنفش قرار می گیرد . از این رو سری لیمان طیف قابل دیدن ندارد
2) سری بالمر ( ni→n2 ) : در این سری ، الکترون برانگیخته به تراز دوم بر
میگردد . انرژی وطول موج مربوط به این انتقالات در محدوده مرئی بوده و طیف آن
قابل دیدن است
4 طیف مرئی در سری بالمر ناشی از انتقالات زیر هستند :
( n6→n2 ) به رنگ بنفش با طول موج ۴۱۰ نانومتر
( n5→n2 ) به رنگ آبی با طول موج ۴34 نانومتر
( n4→n2 ) به رنگ سبزبا طول موج 486 نانومتر
( n3→n2 ) به رنگ قرمز با طول موج۶۵۶ نانومتر
3) سری پاشن ( ni→n3 ) : بر گشت الکترون به تراز سوم میابشد . اختلاف
انرژی در تراز های بالاتر کمتراست بنابراین در سری پاشن اختلاف انرژی به قدر
کافی کم وطول موج به اندازه کافی بزرگ است که این انتقالات در محدوده
فروسرخ قرار بگیرند از این روطیف سری پاشن هم قابل رویت نیست
4) سری براکت ( ni→n4 ): برگشت به تراز چهارم است و مانند سری
لیمان در محدوده فروسرخ قرار گرفته از این رو سری براکت نیز طیف مرئی
ندارد
نکته
1. هم در طيف نشری و هم در طيف جذبي هر عنصر ، طول موجهاي معيني
وجود دارد كه از ويژگيهاي مشخصه آن عنصر است. يعني طيفهاي نشری و
جذبي هيچ دو عنصري مثل هم نيست.
2. اتم هر عنصر دقيقا همان طول موجهايي از نور سفيد را جذب مي‌كند كه اگر
دماي آن به اندازه كافي بالا رود و يا به هر صورت ديگر بر انگيخته شود، آنها را تابش مي‌كند.
