مقدمة في علم الاطياف الضوئية

ان علم الضوء كان ولايزال من احد اهم العلوم في شتي المجالات البحثية وفي شتي العصور منذ بداية الحضارات، فجميعنا يعلم العالم حسن بن الهيثم وما قام به من وضع الاسس و المعاير في علم الضوء وغيره من العلماء.

وكما هو معلوم لدينا أن الطيف ينقسم إلي جزئين هامين الطيف المرئي الذي يتحدد من  400nm إلى  750nm،   والغير مرئي  وهو الذي ينقسم الي الأشعة الفوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما، أما ما تحت ذلك فيسمي بالأشعة تحت الحمراء وأشعة الميكروويف وأشعة الراديو. ولكن من قام فعليا بتاسيس علم الاطياف هو العالم كيرشوف حيث وضع اهم ثلاث قوانين تحكم هذا العلم وهي كالاتي:

• الطيف المستمر (continuous spectrum)

وهو ينشاء من مادة سواء كانت صلبة، سائلة، أو غازية ذات كثافة عالية و اثيرت لكي تقوم باشعاع موجات كهروميغناطيسية لجميع الاطوال الموجية ومثال علي ذلك مصادر الضوء لدينا هناك من يشع اطوال موجية تبداء من 190 الي 2700 nm

• طيف الانبعاث (emission spectrum)

عندما يثار غاز ذو كثافة منخفضة فانه يشع موجات كهروميغناطيسية ذات اطوال موجية معينة (نري من هذا التفاعل اماكن مضيئة)

• طيف الامتصاص (absorption spectrum)

عندما يمر الطيف المستمر خلال غاز ذو كثافة منخفضة فانه يحدث امتصاص لبعض الاطوال الموجية داخل هذا الغاز (نري من هذا التفاعل اماكن مظلمة) ويكون فصل اطياف الموجات الضوئية اما عن طريق محزوز الحيود أو المنشور الزجاجي كما هو في شكل 1

شكل 1 يوضح عملية فصل اطياف الموجات الضوئية عن طريق المنشور الزجاجي

ومن الاجهزة الحديثة التي تستخدم مثل هذه المبادئ الاساسية في علم الاطياف جهاز يسمى جهاز الطيفي أو باللغة الانجليزية spectrophotometer الذي يبني عمله علي طيف الامتصاص كما هو في قانون كيرشوف الثاني، اما جهاز spectrofluorometer فهو جهاز مقياس الانبعاث وايضا يبني عمله علي قانون كيرشوف الثالث للاطياف. ولكي نتعرف علي كيفية حدوث مثل هذه التفاعلات من الامتصاص والانبعاث ولتوضيح قوانين كيرشوف ننظر الي شكل 2:

شكل 2 يوضح الفارق بين الثلاث اطياف لقوانين كيرشوف

وقد تطور هذا العلم لكي يقوم بدراسة الاطياف من حيث الخصائص البصرية و التي تنقسم كالاتي:

• الامتصاص
• الانكسار
• الانعكاس
• التشتت
• النافذ

وغيرها من الخصائص البصرية، ولم يقف هذا العلم علي هذا فقط فقد تفرع منه دراسة الجسيمات مثل الفا وبيتا بنفس طرق الدراسة الطيفية من خصائص بصرية كالامتصاص والتشتت و غيرها من خصائص.

 

 

المراجع المستخدمة

[1] Jose Solé, Luisa Bausa, Daniel Jaque, An Introduction to the Optical Spectroscopy of Inorganic Solids, John Wiley & Sons Ltd, 2005

[2] Paul A. Tipler, “MODERN PHYSICS”, W. H. Freeman and Company New York, 2012

[3] Markolf H. Niemz, Laser-Tissue Interactions Fundamentals and Applications, Third Enlarged Edition, springer,2007