- الضوء مصدر معلومات عن الذرة :
- يعد الضوء المصدر الرئيس للمعلومات التي استندت اليها النظريات الحديثة في تفسير بنية الذرة وتركيبها
- لاحظ العلماء في اواخر القرن التاسع عشر انبعاث الضوء من بعض العناصر عند تسخينها وهذا الذي دفعهم إلى دراسة الضوء وتحليله، وقد توصلوا إلى : ارتباط سلوك العنصر بالتوزيع الإلكتروني .
- استند نيلز بور إلى نتائج هذه الدراسات في بناء نموذجه الكمي لذرة الهيدروجين
- الطيف الكهرومغناطيسي :
- تعريفه : هو جميع الأطوال الموجية والترددات التي يتكون منها الضوء
الطيف المرئي :
- يمثل هذا الطيف الضوء العادي (ضوء الشمس) الذي نشاهده في الفضاء ويمكن للعين تمييزه،
- وهو مدى ضيق من الأطوال موجية في الطيف الكهرومغناطيسي ، يتراوح بين (350 – 800) نانومتر
يظهر عند تحليل الضوء العادي أو ضوء الشمس خلال منشور زجاجي على شكل حزمة من الأشعة الملونة المتتابعة (الأطوال الموجية، الترددات ) من دون ظهور حدود فاصلة واضحة بينها وقد أطلق على هذه الحزمة إسم (الطيف المتصل ) أو ( الطيف المستمر )
- الطيف المستمر (الطيف المتصل ) : هو مجموعة الأطوال الموجية التي تظهر في صورة مجموعة من الألوان المتتابعة المتداخلة التي يتكون منها الضوء العادي
- أمثلة على الطيف المتصل أو (المستمر ) : قوس المطر الذي يظهر في السماء نتيجة تشتيت حباب المطر لضوء الشمس.
الطيف غير المرئي:
- يشمل هذا الطيف جميع الأطوال الموجية التي يزيد طولها عن 800 نانومتر وتقع تحت الضوء الأحمر مثل:
1) أمواج الراديو والتلفاز 2) أمواج الميكروويف التي تستخدم في تسخين الطعام وطهيه
- يشمل أيضًا : تلك الأطوال التي يقل طولها الموجي عن 350 نانومتر والتي تقع فوق الضوء البنفسجي : مثل :
الأشعة السينية المستخدمة في تصوير أجزاء الجسم مثل العظام و بعض أجزتئه الداخلية (التصوير الملون )
- أسفرت تجارب العالمان ماكس بلانك وأينشتاين عن معرفة :
أ) الطبيعة المزدوجة (موجية – مادية ) للضوء
ب) إنبعاث الضوء من الذرات بترددات محددة تسمى الكم أو الفوتونات التي يحمل كل منها مفدارًا محددًا من الطاقة يتناسب طرديًا مع تردده، وهي تمثل الوحدات الأساسية المكونة للضوء.
- العلاقة الرياضية التي عبر عنها بلانك :
- طول الموجة (λ) (Wavelength): المسافة الفاصلة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتالين ، وهي تقاس بالمتر، أو النانو متر
- التردد (v)(Frequency) : هو عدد الموجات التي تمر بنقطة في ثانية، وهو يقاس بالهيرتز (Hz)، ويتناسب عكسيًا مع طول الموجة.
- الطيف الذري (Atomic Spectrum):
- تعريفه: هو مجموعة من الأمواج الضوئية التي تصدر عن ذرات العناصر، ويقع بعضها في منطقة الضوء المرئي، وبعضها الأخرفي منطقة الضوء غير المرئي.
- تعريف طيف الإنبعاث الخطي: هو مجموعة من الأطوال الموجية للضوء الصادر عن ذرات العنصر المثارة عند عودة الإلكترون إلى حالة الإستقرار
- تعريف الطيف الخطي (المنفصل): هو مجموعة من الأطوال الموجية التي تظهر في صورة مجموعة من الألوان المتباعدة التي تظهر في منطقة الطيف المرئي
- اعتمد العالم نيلز بور على النتائج التي توصل إليها العالمان بلانك وآينشتاين، ودرس ذرة الهيدروجين، وتوصل إلى نظرية تفسر حركة الإلكترونات حول النواة من دون سقوطها في المركز وقد تضمنت نظريته إفتراضين، وهما :
1) إمتلاك الإلكترون مقدارًا محددًا من الطاقة يساوي طاقة المستوى الموجود فيه؛ ما يشير إلى وجود مستويات عدة للطاقة (Energy Levels) توجد فيها الإلكترونات، وتعرف بإسم المستويات الرئيسية للطاقة ويرمز إليها بالرمز (n) وتستخدم فيها الأعداد (∞,…,1,2,3,4)
2) تغير طاقة الإلكترون في الذرة عند إنتقاله من مستوى طاقة إلى أخر على النحو الأتي :
أ) اكتساب إلكترون ذرة الهيدروجين الموجود في المستوى الأول مقدارًا محددًا من الطاقة؛ ما يسمح له بالإنتقال من المستوى الذي يوجد فيه إلى مستوى طاقة أعلى .
ب) إنبعاث الضوء من الذرة في صورة وحدات من الطاقة (الكم) تسمى الفوتونات، وذلك عند إنتقال الإلكترون من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أقل، ما يؤدي إلى نشوء طيف الإنبعاث الخطي .
* بهذا تمكن بور من تفسير الطيف الخطي لذرة الهيدروجين :
- يكون الإلكترون في حالة الإستقرار (في مستوى الطاقة الأدنى n = 1)، ثم يقفز إلى مستوى طاقة أعلى عند إكتسابه مقدارًا محددً من الطاقة، فتصبح الذرة في حالة عدم إستقرار وتوصف بأنها ذرة مثارة، ولكن سرعان ما يعود الإلكترون إلى حالة الإستقرار من جديد، من خلال فقد مقادير محددة من الطاقة (الفوتونات ) على شكل إشعاعات ضوئية لكل منها طول موجي خاص به
- يمكن حساب فرق الطاقة بين المستويين اللذين إنتقل بينهما الإلكترون بإستخدام المعادلة الآتية :
