logo

logo

الضوء والأطياف | الامتصاص

امتصاص

Absorption (physics) - Absorption(physique)

 الامتصاص

الامتصاص

 

الامتصاص Absorption هو نقصان شدة إشعاع كهرطيسي عندما يمر في مادة ما، والتي قد تكون في حالتها الذرية أو الجزيئية الغازية أو السائلة أو الصلبة؛ إذ يتناقص قسم من هذا الإشعاع - وبطول موجة محدد أو تردد( تواتر υ) بشدة عندما يوافق ذلك فرق الطاقة بين مستويين للذرات (في الحالة الغازية) فتمتصه تلك الذرات. وتُؤدي طاقة الإشعاع الكهرطيسي (طاقة الفوتون الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\292\Image456492.jpg) المُمتصة إلى إثارة إلكترونات الذرات الموجودة في سوية الطاقة المنخفضة (الأساسية) إلى سوية الطاقة الأعلى (السوية المثارة) (الشكل 1). ويجري الامتصاص في الجزيئات أيضاً وفق مخطط مستويات الطاقة لها ؛كما يحدث في الأجسام الصلبة لكنه يستعاض عن مخطط مستويات الطاقة بمخطط عصابات الطاقة فتقوم فجوة الطاقة في المواد نصف الناقلة بتعيين الامتصاص الأعظمي .

 

الشكل (1)

تثار الانتقالات الإلكترونية في الذرات باستعمال منبع إثارة يصدر أمواجاً أطوالها واقعة في مجال الضو المرئي أو ما فوق البنفسجي ليوافق الفروق بين مستويات الطاقة، في حين تثار الانتقالات الاهتزازية في الجزيئات باستعمال الأطوال الموجية الواقعة في منطقة الأشعة تحت الحمرا ، وأيضاً تثار الانتقالات الدورانية باستخدام الأمواج المكروية. يتعلق مقدار الإشعاع الممتص بتركيز الذرات C في المادة و طول المسار الضوئي في العينة الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\292\Image291.jpg.

لهذا تعدّ مطيافية فوق البنفسجية والمرئية UV and visible spectroscopy أحد أنواع التقانات الطيفية التي تعتمد على امتصاص الأشعة فوق البنفسجية أو المرئية، ولقد سميت بهذا الاسم لأن امتصاص الأشعة في هاتين المنطقتين يؤدي إلى إثارة الإلكترونات في الذرة أو الجزي الذي يمتص تلك الأشعة .أما النوع الثاني فهو مطيافية الأشعة تحت الحمرا التي تعتمد على المبدأ نفسه ولكنها تحتاج إلى عناية أكبر لتوليد الأشعة وكشفها؛ إذ يؤدي امتصاص الأشعة تحت الحمرا إلى إثارة الانتقالات الاهتزازية في الجزيئات بصورة رئيسية. والمفهوم نفسه ينطبق على مطيافية الأمواج المكروية؛ حيث تحدث إثارة الانتقالات الدورانية في الجزيئات.

يتألف مطياف الأشعة الكهرطيسية من عدة أجزا رئيسية: منبع ضوئي مثل مصباح التنغستين في حالة الأشعة الكهرطيسية فوق البنفسجية والمرئية الذي يصدر موجات أطوالها تقع بين( nm300-2500) نانومتر ، وحامل العينة الذي توضع فيه العينة؛ وموحّد طول الموجةmonochromometer مثل شبكة انعراج لفصل الأطوال الموجية وكاشف ضوئي مناسب.

في أثنا دراسة الامتصاصية لعينة في مطياف الأشعة فوق البنفسجية والمرئية يكون طيف الامتصاص الإلكتروني لمركب ما ممثلاً بمنحنى يوضح تغير شدة الامتصاص (الامتصاصية) مع تغير طول موجة الأشعة المارة في المركَّب الخاضع للدراسة. والمهم في الأمر معرفة طول الموجة الذي يكون عنده شدة الامتصاص أكبر ما يمكن، ويرمز إليها بالرمزالوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\292\Image300.jpg؛ وكذلك معرفة معامل الامتصاص المولي (ε) molar absorption coefficient عند هذه الموجة ( الشكل 2).

 

الشكل (2)

توصف العلاقة بين الامتصاص و تركيز العينة في المحلول بقانون بير- لامبرت Beer-Lambert law الذي يفيد في حساب تركيز الذرات في العينة المدروسة (العلاقة1):

الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\292\Image308.jpg

حيث:Io شدة الإشعاع الكهرطيسي الوارد، و I شدة الاشعاع الكهرطيسي النافذ، و c (M) تركيز العينة بالمولات، والوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\292\Image315.jpg الامتصاصية المولية، و الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\292\Image122895.jpgطول المسار الضوئي في العينة (الشكل 3).

تدعى النسبة T = I/I0 بالنفاذية، أما الامتصاصية فتساوي:

الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\292\Image332.jpg

يمكن القول إن النفاذية والامتصاصية تعتمدان على تركيز الذرات في العينة (c) والامتصاصية المولية (الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\292\Image339.jpg) وطول المسار الضوئي في العينة (الوصف: D:\المجلد 3 تقانة اخراج\292\Image125187.jpg) من أجل طول موجة محدد (الشكل 3).

 

الشكل (3)

يفيد قياس امتصاص الإشعاع الكهرطيسي على المستوى الذري والجزيئي في الأرصاد الجوية وعلم المناخ؛ إذ يعتمد ارتفاع درجة حرارة الأرض في جز كبير منه على امتصاص الإشعاع من الغازات في الغلاف الجوي، وهذا يدعى ظاهرة الاحتباس الحراري. كما يفيد في:

- الطب: فيعين امتصاص الأشعة السينية بدرجات متفاوتة من أنسجة مختلفة (عظم على وجه الخصوص) أشكال مكوِّنات الجسم وما يطرأ عليها؛ الذي هو الأساس في استخدام الأشعة السينية والتصوير.

- التحليل الكيميائي وعلوم المواد: حيث جزيئات المواد المختلفة سوف تمتص الإشعاع بدرجات مختلفة وبترددات مختلفة، الذي يسمح بتحديد الهوية المادية.

- البصريات والنظارات الشمسية، والأصباغ، وغيرها من هذه المواد الملونة التي تمتص الضو عند أطوال موجية محددة.

محمد درغام زيدان

مراجع للاستزادة:

- Handbook of Chemistry and Physics, Weast, R.C. Ed., CRC Press, Cleveland, 1975.

- J. M. HOLLAS, Modern Spectroscopy, John Wiley & Sons, 1992.




التصنيف : الضوء والأطياف
النوع : الضوء والأطياف
المجلد: المجلد الثالث
رقم الصفحة ضمن المجلد : 226
مستقل

البحوث الأكثر قراءة

للحصول على اخبار الموسوعة

عدد الزوار حاليا : 60
الكل : 2923638
اليوم : 3999

الإحداثيات الفلكية

 الإحداثيات الفلكية منظومة الإحداثيات الجغرافية منظومة الإحداثيات الاستوائية منظومة الإحداثيات الكسوفية منظومة الإحداثيات المجرِّية منظومة الإحداثيات الأفقية منظومات الإحداثيات الفلكية astronomical coordinates system منظومات إحداثيات مستخدمة في علم الفلك لوصف موضع الأجسام objects في السماء وفي الكون، وتهتم منظومات الإحداثية الفلكية بإعطاء اتجاهات الأجرام السماوية بالنسبة إلى راصدٍ ما، من دون الاهتمام بالمسافات التي تفصل تلك الأجرام عن الراصد. أما حساب تلك المسافات فتختص به القياسات الفلكية astrometry. ويُنظر إلى الأجرام السماوية على أنها موجودة على كرة ذات...

المزيد »

المجلدات الصادرة عن موسوعة التقانة :