الفصل السادس: الأطياف الذرية

اسئلة تمارين

أولا: أسئلة المقال

1. كيف استطاع بور أن يفسر طيف ذرة الهيدروجين؟

عن طريق ملاحظات رذرفورد بالإضافة الى الفروض التي وضعها.

2. علی اي اساس ثم تقسيم طيف ذرة الهيدروجين إلى خمس مجموعات؟

عند إثارة ذرات الهيدروجين (بأن تكتسب طاقة) فإنها لا تثأر كلها بنفس الدرجة، ولذلك تنتقل الإلكترونات جميعها من المستوي الأول k (n=1) الى مستويات مختلفة أعلى منه. بعد ذلك عندما يهبط الإلكترون من مستوي طاقة أعلى إلى مستوي طاقة أدنى فإنه يفقد فرق الطاقة على شكل إشعاع تردده (v) وطاقته (hv) حيث $hv={\mathrm{E}}_2-{\mathrm{E}}_1$ وطوله الموجي $\lambda =\frac{c}{v}$.

3. علل، تعتبر مجموعة ليمان من مجموعات طيف ذرة الهيدروجين أكبرها طاقة بينما مجموعة فوند أقلها طاقة.

مجموعة ليمان Lyman حيث ينتقل الإلكترون إلى المستوى n = 1 ) K ) من المستويات الأعلى، وتقع هذه المجموعة في منطقة الأشعة فوق البنفسجية وهي ذات اطوال موجية قصيرة وترددات عالية وبالتالي ذات طاقة عالية.

مجموعة فوند Pfund حيث ينتقل الإلكترون من المستويات العليا إلى المستوى 0 ( 5 = n )، وتقع هذه المجموعة في أقصى المنطقة تحت الحمراء وهي أكبر الأطوال الموجية واقلها ترددًا.

4. اشرح كيف يستخدم المطياف في الحصول على طيف نقي.

لاستخدام المطياف في الحصول على طيف نفي تضاء الفتحة المستطيلة الضيقة، بضوء أبيض متألق يسقط من (الفتحة كما في الشكل) على المنشور في وضع النهاية الصغرى للانحراف، ويوجه التلسكوب لاستقبال الأشعة المارة خلال المنشور، ويتضح أن أشعة كل لون تكون متوازية فيما بينها، وغير موازية لأشعة الألوان الأخرى. لذلك تعمل الشيئية على تجميع كل منها في بؤرة خاصة في المستوى البؤري لهذه العدسة يمكن رؤيتها محددة بواسطة العينية، وبذلك يتم الحصول على طيف نقي.

5. وضح برسم كامل البيانات كيفية توليد أشعة X باستخدام أنبوبة كولدج.

عند تسخين الفتيلة تنطق الإلكترونات نحو الهدف تحت تأثير المجال الكهربي، حيث تكتسب طاقة حركة كبيرة جدًا يتوقف مقدارها على فرق الجهد بين القتيلة والهدف. عندما تصطدم الإلكترونات بالهدف ( من التنجستين ) يتحول جزء من طاقتها أو كلها إلى أشعة.

6. قارن بين الطيف المميز للأشعة السينية والطيف المتصل لها.

الطيف الخطي المميز: ينتج عند اصطدام الالكترون بأحد الالكترونات القريبة من النواة في مادة الهدف.

• اشعاع له طول موجي محدد.

• الطول الموجي للأشعة المميزة لا يتوقف على فرق الجهد المستخدم، ولكن يتوقف على نوع العنصر فكلما زاد العدد الذرى للعنصر ( مادة الهدف ) نقص الطول الموجي للإشعاع المميز.

• عند فروق الجهود المنخفضة قد لا تظهر الأشعة المميزة.

طيف المستمر أو المتصل: يحتوى على جميع الأطوال الموجية الممكنة لأن الإلكترونات تفقد طاقتها على دفعات وبدرجات متفاوتة.

7. اشرح كيف يحدث كل من الطيف الخطي المميز والطيف المتصل للأشعة السينية ثم قارن بينهما.

الطيف الخطي المميز: ينتج عند اصطدام الالكترون بأحد الالكترونات القريبة من النواة في مادة الهدف. حيث يكتسب الأخير كمية كبيرة من الطاقة، فيقفز إلى مستوى طاقة أعلى أو يغادر الذرة، ويحل محله الكترون اخر من أحد المستويات الخارجية ذات الطاقة الأعلى. ويظهر الفرق بين طاقة المستويين على شكل إشعاع له طول موجي محدد.

طيف المستمر أو المتصل: ينتج نتيجة تناقص سرعة الإلكترونات بمرورها قرب إلكترونات ذرات مادة الهدف، فتقل طاقتها نتيجة التصادمات والتشتت Scattering، وتصدر اشعاعًا كهرومغناطيسيًا بناء على نظرية ماكسويل- هرتز. لذلك يسمى هذا الإشعاع الاشعاع المستمر أو المتصل أو أشعة الكابح ( الفرملة ) Bremstrahlung أو الإشعاع اللين Soft. الفرق بين طاقة الالكترونات الأصلية وطاقتها بعد مرورها في مادة الهدف يظهر على شكل إشعاع كهرومغناطيسي يحتوي على جميع الاطوال الموجية الممكنة، لأن الإلكترونات تفقد طاقتها على دفعات وبدرجات متفاوتة.

8. اذكر بعض التطبيقات الخاصة بالأشعة السينية.

• دراسة التركيب البلوري للمواد.
• الكشف عتن العيوب التركيبية في المواد المستخدمة في الصناعات المعدنية
• تصوير العظام لتحديد الكسور والشروخ

ثانيًا: عرف كلًا من

1. الطيف الخطي:

طيف يتضمن توزيع غير مستمر للترددات أو الأطوال الموجية.

2. الطيف المستمر:

طيف يتكون من جميع الأطوال الموجية أو يتضمن توزيع مستمر أو متصل للترددات.

3. طيف الامتصاص:

وجد عمليًا انه إذا مر ضوء أبيض خلال غاز فإنه يلاحظ اختفاء بعض الأطوال الموجية في الطيف المستمر للضوء الأبيض بعد تحليله. هذه الأطوال الموجية هي نفسها الأطوال الموجية في أطياف الانبعاث الخطية لهذا الغاز يسمى هذا الطيف بطيف الامتصاص الخطى Absorption Spectra . وتمثل خطوط فرونهوفر Fraunhofer في طيف الشمس أطياف امتصاص خطية للعناصر الموجودة في جو الشمس. أثبت ذلك وجود عنصرى الهليوم و الهيدروجين على الشمس.

4. طيف الإنبعاث:

طيف ناتج عن انتقال الذرات المثارة من مستوى أعلى إلى مستوى أدنى.