ما هو الطيف

للمواد خصائصها الخاصة التي تُميّزها عن غيرها. فبسبب تركيبها، تُصدر المواد أطيافها المميزة في ظروف معينة. وتُستخدم هذه الخاصية الطيفية لتحديد تركيب المادة.

بما أن الضوء متقلب، فإن طوله الموجي دليل على ذلك. تشير ألوان الضوء المختلفة إلى اختلاف أطواله الموجية. من الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة إلى الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة، يكون كل ضوء مرئيًا. تُشكل سلسلة من الأطوال الموجية المختلفة للضوء، مرتبة بشكل منفصل حسب طول الموجة، ما يُسمى بالطيف. يعمل مطياف الانبعاث في النطاق الطيفي لجزء فقط من المجال فوق البنفسجي، والمجال المرئي، وجزء من المجال تحت الأحمر، بأطوال موجية تتراوح بين 1600 و8500 أنجستروم. يمكن تحليل طيف المادة عن طريق:مطيافية الانبعاث.

يمكن للمواد إصدار أطياف، وهي قادرة على امتصاص وتشتيت الضوء، ويمكن استخدام هذه الظواهر لتحديد خصائص المواد. هناك ثلاثة أنواع من الأطياف التي تُصدرها المواد: الأطياف الخطية، والأطياف النطاقية، والأطياف المتصلة.

عادةً ما يكون مصدر الشرارة المستخدم في التحليل الطيفي لهبًا أو قوسًا أو شرارة. وتحت تأثير مصدر الشرارة، تكون المادة المُحللة في حالة غازية عالية الحرارة، تتفكك عادةً إلى ذرات أو أيونات، والتي تُصدر أطيافًا خطية بعد الشرارة. لذلك، يعتمد التحليل الطيفي على الخطوط الطيفية في الطيف الخطي. تُعطي النتائج فقط نوع ومحتوى العناصر المكونة للمادة، وليس البنية الجزيئية للمادة.

تُنتج شرارة ذرات كل عنصر مجموعة من الأطياف المميزة، ويثبت ظهورها وجود العنصر في مصدر الإشعاع. وقد حُددت أطوال موجية لعشرات الآلاف من الخطوط الطيفية الناتجة عن شرارة الذرات أو الأيونات. ونظرًا لأن تحديد الطول الموجي يحقق دقة عالية، يُمكن تحديد معظم الخطوط الطيفية بدقة حسب العنصر، لذا يُعدّ تحليل الطيف النوعي طريقة موثوقة للغاية، وحساسة، وسريعة، وبسيطة.

عندما لا يكون محتوى العنصر في العينة مرتفعًا جدًا، فإن شدة الخطوط الطيفية المنبعثة منه تتناسب طرديًا مع محتواه. تُشكل هذه العلاقة أساس التحليل الطيفي الكمي، مما يجعله طريقةً سهلة الاستخدام. يتميز التحليل الطيفي الكمي بسرعة أكبر من التحليل الكيميائي، ويمكن إجراؤه باستخدام عينات أقل.

يجب فصل الأطياف المنبعثة من المادة طيفيًا. يجب أن يحتوي جهاز المطياف على ثلاثة عناصر: شق وارد، وشبكة تفصل الضوء ذي الأطوال الموجية المختلفة وترتبه في صفوف وفقًا للطول الموجي، وشق خروج يُركز على الصورة لتكوين خطوط طيفية (الخطوط الطيفية هي صورة الشق).

تقع الخطوط الطيفية على المستوى البؤري، ويمكن التقاطها بلوحة فوتوغرافية، أو رصدها بعدسة عينية (للضوء المرئي)، أو استقبالها بشق خروج (لتمييزها عن الخطوط الطيفية الأخرى المجاورة). أحد هذه الأجهزة هو مطياف، والثاني مطياف، والثالث أحادي اللون. إذا وُضع شق خروج عند عدة خطوط طيفية، ووُضع جهاز استقبال ضوئي (أنبوب مضاعف ضوئي) خلف شق الخروج، فإنه يصبح ضوئيًا.مطياف القراءة المباشرة.