طیف نشری

[parisa]

اتم ها نمی توانند در حالت بر انگیخته پایدار بمانند. زیرا همان طور که می دانید الکترونها دوست دارند همیشه در تراز نرژی پایین تری حضور داشته باشند. بنا بر این الکترونی که در تراز بالاتر است با از دست دادن انرژی به تراز پایین تر سقوط می کند. این انرژی ِ از دست رفته چه می شود؟
به صورت یک فوتون تابش می شود. یعنی الکترون با تابش یک فوتون، انرژی از دست می دهد و به تراز پایین تر سقوط می کند. (هیچ راه دیگری برای از دست دادن این انرژی وجود ندارد)

فوتونی که دارای انرژی E است، فرکانس آن را می‌توان به این صورت بیان کرد:

گسیل یک فوتون با فرکانس v که به علت سقوط الکترون به تراز پایین تر رخ داده است :

اگر تعداد زیادی اتم داشته باشیم که در حالت بر انگیخته باشند، الکترون این اتمها به تراز پایین تر سقوط کرده و فوتونی در تعدادی فرکانس خاص آزاد می کنند. پس این اتمها در حالت بر انگیخته از خود نور گسیل می کنند تا به حالت پایه برسند. بررسی طیف این نور بسیار جالب است.

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.[SUP][۱][/SUP]

[h=2]مثال در شکل زیر کلیه انتقالات الکترونی اتم هیدروژن نشان داده شده اند چنانچه روشن است در انتقالات اتم هیدروزن چندین سری دیده می‌شود:

• 1)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

• 3)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

​

• 4)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.

• 5)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.

هم در طیف نشری و هم در طیف جذبی هر عنصر ، طول موجهای معینی وجود دارد که از ویژگیهای مشخصه آن عنصر است. یعنی طیف های نشری و جذبی هیچ دو عنصری مثل هم نیست.

اتم هر عنصر دقیقا همان طول موجهایی از نور سفید را جذب می‌کند که اگر دمای آن به اندازه کافی بالا رود و یا به هر صورت دیگر بر انگیخته شود، آنها را تابش می‌کند