سال‌ها بعد از کار ملویل فیزیکدانی آلمانی به نام فرانهوفر در سال 1193 هجری شمسی (1814 م) بر پایه کارهای 10 سال قبل یک دانشمند انگلیسی و با استفاده از ابزارهای مناسب‌تر به بررسی طیف خورشید پرداخت و متوجّه وجود خطوط تاریکی مطابق شکل زیر در طیف خورشید شد.

در شکل زیر برجسته ترین خط‌های تاریک موجود در طیف خورشید با حروف A، B و C و … مشخص شده‌اند.

بعدها مشخص شد که گازهای موجود در جو خورشید، بعضی از طول موج‌های گسیلی از خورشید را جذب می‌کنند که اثر آن به‌صورت خطوط تاریک در طیف پیوسته نور خورشید ظاهر می‌شود.

در شکل سمت راست چگونگی حذف یک طول موج توسط یک گاز نشان داده شده است.

بنابراین می‌توان گفت مطابق شکل زیر ما با سه نوع طیف سر و کار داریم.

1- طیف پیوسته گسیلی از جسم جامد یا مایع ملتهب که قبلاً به‌طور مفصل مورد بررسی قرار گرفت.

2- طیف گسسته (غیر پیوسته) گسیلی از اتم گازها.

3- طیف گسسته (غیر پیوسته) جذبی، که در هنگام عبور نور سفید از گاز سرد چنین طیفی ایجاد می‌شود.

بعدها برای بررسی طیف‌ها به جای منشور از توری پراش استفاده شد. توری پراش شامل سوراخ‌های بسیار ریز یا شکاف‌های بسیار باریک بوده و همان طور که در شکل‌های زیر می‌بینید توسط توری پراش (شکل الف) می‌توانیم طیف‌های (شکل ب) را ببینیم.

به بازتابش نور خورشید از روی یک CD نگاه کنید. آیا تجزیه نور (رنگین کمان) را می‌بینید؟ آیا CD حکم توری پراش را می‌تواند داشته باشد؟

نکته قابل توجّه و جالب در طیف گسیلی و جذبی آن است که این دو طیف برای هر عنصر منحصر به فرد می‌باشد. به عبارتی این دو طیف همانند اثر انگشت برای شناسایی عناصر قابل استفاده هستند.

در شکل زیر طیف گسیلی چند عنصر دیده می‌شود. آن ها را با طیف گسیلی پیوسته موجود مقایسه کنید.

همان طور که در شکل زیر می‌بینید طیف گسیلی و جذبی یک عنصر در حالت گازی مشابه یکدیگر است. با این تفاوت که در طیف جذبی یک زمینه روشن با خط ‌های باریک سیاه داریم و در طیف گسیلی یک زمینه تاریک با خط‌ های باریک روشن خواهیم داشت.

طیف گسیلی  

طیف جذبی 

به عبارتی طول موج‌هایی از نور سفید که توسط یک عنصر در حالت گازی جذب می‌شود همان طول موج‌هایی است که آن عنصر در حالت ملتهب گسیل می‌دارد.

تهیه و بررسی طیف‌های گسیلی و جذبی را طیف نگاری یا طیف نمایی گویند. به کمک همین روش عناصر مختلفی (مانند روبدیوم، سزیوم، گالیوم و …) کشف شدند. همچنین دانشمندان با به کارگیری این روش توانستند برخی از ترکیبات شیمیایی اجرام سماوی مثل خورشید را مشخص کنند.

به نظر شما آیا گسیل یا جذب نور توسط اتم یک عنصر با قوانین فیزیک کلاسیک قابل توجیه است؟

ولی فیزیک کلاسیک قادر نیست توجیه کند که چرا هر اتم طیف خاص خود را گسیل می‌دارد. همچنین برای طیف جذبی طبق فیزیک کلاسیک می‌توان گفت وقتی به اتم یک عنصر نوری بتابد، میدان الکتریکی موج فرودی باعث ارتعاش الکترون اتم می‌شود و این ارتعاش باعث جذب انرژی توسط الکترون شود.

ولی باز هم فیزیک کلاسیک نمی‌تواند بگوید که چرا هر عنصر طول موج‌های خاص خود را جذب می‌کند.

در سال 1292 هجری شمسی (1913 م) نیلز بور فیزیکدان دانمارکی با بیان فرضیه‌های جدید درباره اتم، طیف اتمی را توجیه کرد. در فصل‌های بعدی به این مطالب بیشتر می‌پردازیم.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: مریم فروزان کیا