بررسي جذب و نشر انرژي تابشي توسط اتم ها اطلاعات زيادي در مورد ساختمان اتمي به ما ميدهد. براي مطالعه اين مبحث  شناخت ماهيت انرژي تابشي نيز تعريف مفاهيمي مانند  جذب ،نشر ،طيف خطي وپيوسته  ضروري به نظر مي رسد.

انرژي  تابشي متشکل از دو ميدان نوساني و مغناطيسي والکتريکي است که در فصا با حرکت موجي انتقال مي يابد براي هر موج فاصله در ماکزيمم يا دو مينيمم يک طول موج يا لاندا ناميده مي شود

 

 

امواج الکترومغناطيس شامل محدوده وسيعي از طول موج ها هستند که تنها بخش کوچکي از آن توسط چشم ما قابل ديدن است اين امواج از  طول موجهاي بسيار کوتاه با انرژي هاي بسيار بزرگ مانند اشعه گاما  تا طول موج هاي بسيار بلند باانرژي هاي بسيار کم مانند امواج راديويي را در برميگيرند. از اين بين تنها بخش کوچکي از امواج توسط چشم ماقابل ديدن مي باشد.

  

 

 

وقتي شعاعي از تابش الکترومغناطيس از يک منشور ميگذرد ، شکسته مي شود. درجه شکست بستگي به طول موج آن شعاع دارد طول موج هاي کوتاه بيش از طول موج هاي بلند شکسته ميشوند بنابراين براي تجزيه يک شعاع تابش متشکل از طول موجهاي مختلف به طول موج هاي تشکيل دهنده آن مي توان از منشور استفاده کرد

 

 

  

 چون نور سفيد ترکيبي از تمامي رنگهاست و تمامي طول موجهاي محدوده مرئي راشامل ميشود پس اگر از منشور عبور کند نوار عريضي از رنگها را شامل ميشود که مانند رنگين کمان پيوسته اي است که در آن کناره هر نوار رنگي به کناره نوار مجاوردر هم مي آميزد مثلا بنفش در آبي و آبي در سبز و....  به اين طيف، طيف پيوسته ميگويند زيرا تمامي طول موج ها در بر مي گيرد.

 

 

 

ولي اگر شعاعي که از منشور ميگذرد همه طول موج ها نداشته باشد طيف حاصله يک طيفي است که طيف خطي ناميده ميشود طيف خطي فقط شامل طول موجهاي معيني بوده و در بين خطوط مربوط به طول موجهاي خاص نوار هاي تاريک ديده ميشود. 

 

 

 

از ديدگاهي ديگر طيف ها را مي توان به دو نوع جذبي و نشري تقسيم کرد.  

 

  طيف جذبي:

وقتي به يک ماده نوري را ميتابانيم ماده قسمتي از نور تابيده شده را جذب کرده و باقي را عبور دهد اگر نور عبور کرده را از يک منشور عبور دهيم به طيف حاصله طيف جذبي ميگويند. طيف جذبي ميتواند خطي يا پيوسته باشد.

 

 

 

  طيف نشري:

 اگر يک ماده را از طريق حرارت دادن ويا قوس الکتريکي و يا يه هر طريق ديگر به شدت گرم کنيم ماده از خود نور تابش ميکند ( پديده نشر ) در صورتيکه تابش نشرشده را از يک منشور عبور دهيم به طيف حاصله طيف نشري گفته ميشود طيف نشري هم ميتواند خطي يا پيوسته باشد.

  

 

طيف نشري خطي

 

  

 

طيف نشري پيوسته

 

    طيف نشري خطي اتم ها:

اگر اتم هاي گازي شکل يک عنصر را در يک قوس الکتريکي ، يک جرقه الکتريکي،  ويا شعله گرم کنيم نور از آنها منتشر ميشود. اگر شعاعي از اين نور را توسط منشور تجزيه کنيم يک طيف خطي حاصل ميشود از اين رو به آن طيف نشري خطي اتمي ميگويند

 

 

 

راي بررسي چگونگي اين پديده ، اتم هيدروژن را در نظر ميگيريم :  

اتم هيدروژن تنها داراي يک الکترون است واين الکترون در پايين ترين مدار آن يعني مدار اول قرار داردبه اين حالت، حالت پايه مي گويند. وقتي اتم هيدروزن را گرم کنيم الکترون آن تحريک شده وبا جذب انرژي از تراز پايه به تراز هاي بالاتر مي جهد اين حالت را حالت برانگيخته مي گويند. ولي الکترون در تراز هاي بالا ناپايدار بوده و با رها کردن انرژي جذب کرده به تراز هاي پايين تر بر مي گردد و اين بار انرژي کسب کرده را  به صورت تابش بر مي گرداند.

 اگر الکترون از تراز i به تراز f ارتقا  يابد به اندازه تفاوت انرژي  اين دو تراز يعني به اندازه( Ef Ei) انرژي جذب ميکند و در برگشت در صورتي که به همان تراز i برگردد همان مقدار انرژي را نشر ميکند. بنابراين مي توان نتيجه گرفت هرچه تفاوت انرژي دو لايه بيشتر باشد انرژي نور نشري بيشتر و طول موج آن کوتاه تر است. طول موج تابش نشر شره در انتقالات را مي توان با بکار گيري فرمول زير محاسبه کرد.

 

 

در شکل زير کليه انتقالات الکتروني اتم هيدروژن نشان داده شده اند چنانچه روشن است در انتقالات اتم هيدروزن چندين سري ديده ميشود:

 

 

 

ا) سري ليمان (  ni→n1  ) : چون در اين انتقالات برگشت به تراز اول صورت ميگيرد. انرژي نور حاصله بسيار بالا بوده و طول موج ان به قدري کوتاه است که در منطفه فرا بنفش قرار مي گيرد. از اين رو سري ليمان طيف قابل ديدن ندارد.

 

2) سري بالمر (  ni→n2  ) : در اين سري ، الکترون برانگيخته به تراز دوم بر ميگردد. انرژي وطول موج مربوط به اين انتقالات در محدوده مرئي بوده و طيف آن قابل ديدن است

 

4) طيف مرئي در سري بالمر ناشي از انتقالات زير هستند : (  n6→n2  )  به رنگ بنفش با  طول موج ۴۱۰ نانومتر  (  n5→n2  )  به رنگ آبي با  طول موج ۴34 نانومتر  (  n4→n2  )  به رنگ سبزبا  طول موج 486 نانومتر (  n3→n2  )  به رنگ قرمز  با  طول موج۶۵۶ نانومتر

 

  

 

 3) سري پاشن (  ni→n3  )  : بر گشت الکترون به تراز سوم  ميابشد. اختلاف انرژي در تراز هاي بالاتر کمتراست بنابراين در سري پاشن اختلاف انرژي به قدر کافي کم وطول موج به اندازه کافي بزرگ است که اين انتقالات در محدوده فروسرخ قرار بگيرند از اين روطيف سري پاشن هم قابل رويت نيست.

 

4) سري براکت (  ni→n4  ) :  برگشت به تراز چهارم است و مانند سري ليمان در محدوده فروسرخ قرار گرفته  از اين رو سري براکت نيز طيف مرئي ندارد.

 

نکته  1:  هم در طيف نشري  و هم در طيف جذبي هر عنصر ، طول موجهاي معيني وجود دارد که از ويژگيهاي مشخصه آن عنصر است. يعني طيفهاي نشري  و جذبي هيچ دو عنصري مثل هم نيست.


نکته 2: اتم هر عنصر دقيقا همان طول موجهايي از نور سفيد را جذب مي‌کند که اگر دماي آن به اندازه کافي بالا رود و يا به هر صورت ديگر بر انگيخته شود، آنها را تابش مي‌کند.