منابع نور و طیف ها

منابع نور موادی هستند که می توانند به صورت گاز ،مایع و جامد بوده و از خود تابش های الکترومغناطیسی گسیل نمایند . این منابع در مواردی محدوده ی وسیعی از طول موج های مرئی و غیر مرئی را به طور کامل و پیوسته تابش می کنند و در مواردی نیز انتشار این امواج انتخابی است بدین معنی که این منابع با وجودی که موج های بیشماری را تامین می کنند اما کلیه طول موج های الکترو مغناطیسی را به طور پیوسته تابش نمی کنند.از طریق چشم و مستقیما امکان تشخیص بین دو نوع تابش های فوق وجود ندارد اما اگر نور حاصل از این منابع را پس از عبور از منشور به پرده ی سفید بتابانیم با تجزیه نور در منشور زمینه وسیعی از رنگ ها در ناحیه مرئی و طول موج هایی در ناحیه غیر مرئی

  ( ماورابنفش یا مادون قرمز ) ظاهر می گردد که آن را طیف نامند این طیف ممکن است به صورت اتصالی دارای تمام طول موج ها باشد

 یا تنها بسامد های خاصی در ناحیه ی مرئی و غیر مرئی به صورت خطوط روشن ظاهر گردد که معرف این واقعیت است که تمام  طول موج ها توسط منبع تابش نشده است .

تمام طیف هایی که به کمک منشور تهیه می شوند به چهار دسته تقسیم می گردند.

1-      طیف نشری اتصالی پیوسته

2-      طیف نشری خطی ناپیوسته

3-      طیف جذیبی اتصالی پیوسته

4-      طیف جذبی خطی نا پیوسته

طیف نشری اتصالی

در صورتی که یک قطعه جسم جامد مانند  یک قطعه آهن را گرم کنیم تا مرتبا افزایش دما دهد این ماده ابتدا به رنگ قرمز دیده می شود اما به تدریج همراه با افزایش دما تغییر رنگ داده و به رنگ های نارنجی و سپس زرد و بالاخره در دمای 3000 درجه کلوین به رنگ سفید دیده می شود و ضمن افزایش دما ماده ذوب می شود . چنانچه ضمن افزایش دما ،نور تابشی این ماده را پس از عبور از منشور به پرده ی سفید بتابانیم مشاهده می شود که در طیف مرئی در 1000درجه کلوین نور قرمز و در خارج آن مادون قرمزو اشعه گرمایی وجود دارد . در 1500درجه کلوین ضمن افزایش شدت نور قبلی، رنگ های نارنجی و زرد ظاهر می گردد تا بالاخره در 3000درجه کلوین در روی پرده تمام رنگ های نور مرئی از بنفش تا قرمز وجود دارد و امواج مادون قرمز و ماورا بنفش نیز در روی پرده بدون انفصال و جدایی از هم وجود دارد چنین طیفی را نشری پیوسته گویند . چنین طیفی حاصل از جامدات در حال التهاب یا مایعات ملتهب حاصل از ذوب جامد است

   ( مانند آهن مذاب )

طیف نشری خطی

هنکامی که منبع نور یک گاز یا بخار بسیار داغ باشد و نور این منبع را پس عبور از منشور به پرده بتابانیم مشاهده می شودکه در محدوده مرئی و غیر مرئی تنها خطوطی روشن و مجزا از هم تشکیل می گردد این بدان معنی است که چنین منابعی تنها بسامد های خاص نوری را تابش می کنند و هر خط روشن در طیف به معنی تابش بسامد معینی توسط منبع است .چنین طیفی نشری خطی است . جالب توجه این است که طیف نشری خطی هر بخار یا گاز دارای بسامد ها یا خطوط روشن خاصی است که فقط مختص همان ماده بوده و با طیف سایرمواد فرق می کند و طیف هر ماده شاخصی دقیق برای شناخت ماهیت منبع است .

طیف جذبی اتصالی

در صورتی که نور سفید حاصل از یک منبع که طیف آن نشری اتصالی بود از یک صافی (مثلاشیشه یا محلول رنگی )عبور داده شود این صافی بر اساس خاصیت عبور انتخابی محدوده ای از بسامد های نوری عبور داده و بقیه را جذب می کند در نتیجه جای نور های جذب شده بر پرده سفید به طور اتصالی تیره است که آن را طیف جذبی اتصالی گویند .

طیف جذبی خطی

در صورتی که نور سفید حاصل از یک منبع که طیف آن نشری اتصالی بود از گاز یا بخاری که دمای پایین دارد عبور داده شود این ماده تنها طول موج های خاصی از نور سفید را جذب می کند به ترتیبی که جای خالی نورهای جذب شده بر پرده سفید به صورت خطوط تاریک و مجزا از هم ظاهر می گردد جالب توجه است که هر ماده بر اساس قانون نشر و جذب انرژی تابشی ، همان طول موج هایی که می تواند در دمای بالا تابش کند در دمای پایین آن طول موج ها را از نور سفید جذب می کند .

مثلا سدیم در حالت التهاب نور زرد و طول موجی حدود 58/0 میکرون تابش می کند و اگر نور سفید از بخار سدیم در دمای پایین عبور کند بخار سدیم همین طول موج را جذب کرده و جای این نور در طیف نور سفید به صورت خط سیاه نمایان می گردد.

طیف خورشید

وجود خطوط تاریک در طیف هر منبع معرف گاز ها یا بخارهایی است که در مسیر نور منبع بوده اند . طیف خورشید آکنده از خطوط سیاهی است که هر دسته از این خطوط مربوط به گاز معینی است که در مسیر نور خورشید تا رسیدن به زمین وجود دارند و بسامدهای خاصی از نور خورشید را جذب کرده اند.

اثر دما در طیف اجسام ( قانون ویلهلم وین )

در طیف نشری اتصالی با وجودی که موج های فراوانی به صورت اتصالی توسط منبع تابش می گردد اماانرژی تابشی تمام طول موج ها توسط منبع یکسان نیست و به عبارتی همه نورهای تابشی از شدت و درخشندگی یکسانی در طیف منبع نور برخوردار نیستند مثلا در دمای 5000درجه کلوین منبع نور با وجودی که محدوده وسیعی از نور های مرئی و نا مرئی را تابش می کند اما در طیف منبع طول موجی حدود 7000درجه کلوین که به رنگ قرمز است با شدت بیش تری نسبت به سایر  طول موج ها تابش می گردد.

بنابر این هر چه دمای جسم ملتهب افزایش یابد تمام طول موج ها در طیف منبع نور از انرژی تابشی بیش تری برخوردار شده و درخشندگی بیش تری می یابند.