طيف الانبعاث الذرّي

عندما يتم تسخين المواد الصلبة أو السائلة أو الغازات المكثفة بدرجة كافية ، فإنها تشع بعضاً من الطاقة الزائدة كضوء. تحتوي الفوتونات التي يتم إنتاجها بهذه الطريقة على مجموعة من الطاقات ، وبالتالي تنتج طيفاً مستمراً يوجد فيه سلسلة غير منقطعة من الأطوال الموجية.

على النقيض من الأطياف المستمرة، يمكن أن يحدث الضوء أيضاً كأطياف منفصلة أو خطية لها خطوط خطية ضيقة جداً متناثرة في جميع أنحاء المناطق الطيفية. إن إثارة غاز عند ضغط جزئي منخفض باستخدام تيار كهربائي، أو بتسخينه، سينتج أطياف الخط. تعمل المصابيح الفلورية وعلامات النيون بهذه الطريقة. يعرض كل عنصر مجموعة الخطوط المميزة الخاصة به، كما تفعل الجزيئات، على الرغم من أن أطيافها بشكل عام أكثر تعقيداً.

يتكون كل خط انبعاث من طول موجي واحد للضوء، مما يعني أن الضوء المنبعث من الغاز يتكون من مجموعة من الطاقات المنفصلة. على سبيل المثال، عندما يمر تفريغ كهربائي عبر أنبوب يحتوي على غاز الهيدروجين عند ضغط منخفض، يتم تقسيم جزيئات H₂ إلى ذرات H منفصلة ويلاحظ لون أزرق-وردي. ينتج عن تمرير الضوء عبر منشور طيف خطي، مما يشير إلى أن هذا الضوء يتكون من فوتونات ذات أربعة أطوال موجية مرئية.

كان أصل الأطياف المنفصلة في الذرات والجزيئات محيراً للغاية للعلماء في أواخر القرن التاسع عشر. وفقاً للنظرية الكهرومغناطيسية الكلاسيكية، يجب ملاحظة الأطياف المستمرة فقط. تم العثور على خطوط منفصلة أخرى لذرة الهيدروجين في مناطق الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء. عمم يوهانس ريدبيرج عمل بالمر' وطور صيغة تجريبية تنبأت بجميع خطوط انبعاث الهيدروجين، وليس فقط تلك التي تقتصر على النطاق المرئي ، حيث يكون، n₁ و n₂ عددان صحيحان ، n₁ < n₂

حتى في أواخر القرن التاسع عشر، كان التحليل الطيفي علماً دقيقاً للغاية، ولذلك تم قياس الأطوال الموجية للهيدروجين بدقة عالية جداً، مما يعني أنه يمكن تحديد ثابت ريدبرج بدقة شديدة أيضاً. لقد بدا أن مثل هذه الصيغة البسيطة مثل صيغة ريدبرج والتي يمكن أن تفسر مثل هذه القياسات الدقيقة أمراً مذهلاً في ذلك الوقت، ولكن كان التفسير النهائي لأطياف الانبعاث بواسطة نيلز بوهر في عام 1913 هو الذي أقنع العلماء في النهاية بالتخلي عن الفيزياء الكلاسيكية وحفز تطويرميكانيكا الكم الحديث.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 3.1: Electromagnetic Energy.