موضوع مقاله: طیف‌سنج نوری | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # طیف‌سنج نوری | مقدمه: متغیر اندازه‌گیری شده اغلب شدت نور است، اما به عنوان مثال می‌تواند حالت قطبش باشد. | ## بخش 1: طیف‌سنج نوری | متغیر مستقل معمولاً طول موج نور یا واحدی است که مستقیماً متناسب با انرژی فوتون، مانند عکس سانتی‌متر یا ولت الکترون است که با طول موج رابطه متقابل دارد. از طیف‌سنج برای تولید خطوط طیفی و اندازه‌گیری طول و شدت آنها در طیف‌سنجی استفاده می‌شود. طیف‌سنجها همچنین ممکن است در طیف وسیعی از طول موجهای غیر نوری از پرتوهای گاما و اشعه X تا مادون قرمز دور عمل کنند. اگر ابزار برای اندازه‌گیری طیف در واحدهای مطلق به جای واحدهای نسبی طراحی شده باشد، معمولاً آن را اسپکتروفتومتر می نامند. به‌طور کلی، هر ابزار خاصی به دلیل تکنیک‌های مختلفی که برای اندازه‌گیری بخش‌های مختلف طیف استفاده می‌شود، بر روی بخش کوچکی از این محدوده عمل خواهد کرد. در زیر فرکانس‌های نوری (یعنی در فرکانس‌های مایکروویو و رادیو)، نحلیل گر طیف به‌طور نزدیک با یک دستگاه الکترونیکی مرتبط است. به عنوان مثال، آنها در نجوم مورد استفاده قرار می‌گیرند تا تابش اشعه‌های حاصل از اشیا نجومی را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهند و ترکیب شیمیایی آن‌ها را استنباط کنند. در طیف‌سنج از منشور یا توری پراش استفاده می‌کند تا نور را از یک جسم دوردست در یک بازه طیفی جداسازی کند. این امر به ستاره شناسان اجازه می‌دهد تا بسیاری از عناصر شیمیایی را با اثر انگشت طیفی مشخصه خود تشخیص دهند. اگر جسم به خودی خود درخشان باشد، خطوط طیفی ناشی از خود گاز درخشان را نشان می‌دهد. این خطوط برای عناصری که باعث ایجاد آنها می‌شوند، مانند خطوط هیدروژن آلفا، بتا و گاما نامگذاری شده‌اند. | ## بخش 2: طیف‌سنج نوری | به‌طور معمول این نوارهای تاریک در مکانهای خاص در طیف ناشی از جذب انرژی هستند، زیرا نور از اجسام دیگر جذب می‌شود. طیف‌سنجی‌های اولیه با فارغ‌التحصیلی‌هایی که طول موج نور را نشان می‌دهند، منشور بودند. طیف‌سنج‌های مدرن عموماً از توری پراش، شکاف متحرک و نوعی فوتودکتور استفاده می‌کنند که همگی توسط یک کامپیوتر کنترل می‌شوند. یوزف فون فرانهوفر اولین طیف‌سنجی مدرن را با ترکیب یک منشور، شکاف پراش و تلسکوپ به روشی که باعث افزایش وضوح طیفی شده و در آزمایشگاه‌های دیگر قابل تکرار است، توسعه داد. گوستاو رابرت کیرشهوف و روبرت بونزن کاربرد طیف‌سنجی‌ها را برای تجزیه و تحلیل شیمیایی کشف کردند و از این روش برای کشف سزیم و روبیدیم استفاده کردند. تجزیه و تحلیل کیرشهوف و یونزن همچنین توضیح شیمیایی طیف‌های ستاره ای، از جمله خطوط فرانهوفر را ممکن ساخت. لامپ اسپکتروفتومتر به عنوان منبع نور در دستگاه طیف سنج است که شامل انواع دوتریوم برای تولید طیف uv و تنگستن هالوژن برای تولید طیف مرئی می باشد لامپ اسپکتروفتومتر در جماران نیوز هنگامی که یک ماده در لامپ‌ها گرم می‌شوند، نوری را منتشر می‌کند که مشخصه آرایش اتمی مواد است. فرکانس‌های خاص نور باعث ایجاد نوارهایی پر شدت می‌باشد که می‌توان آن‌ها را به عنوان اثر انگشت در نظر گرفت. به عنوان مثال، عنصر سدیم دارای یک باند زرد دو مشخصه بسیار معروف است که با نام‌های Sodium D-lines در ۵۸۸٫۹۹۵۰ و ۵۸۹٫۵۹۲۴ نانومتر شناخته می‌شود، رنگ آن برای هر کسی که لامپ بخار سدیم با فشار کم دیده‌است، آشنا خواهد بود. در طراحی طیف‌سنجی اصلی در اوایل قرن نوزدهم، نور وارد شکاف شد و یک لنز موازی ساز نور را به یک پرتو نازک از پرتوهای موازی تبدیل کرد. نور پس از آن از طریق یک منشور (در طیف‌سنج‌های دستی، معمولاً منشور AMICI) عبور کرد، پرتو را به داخل طیف شکسته می‌شد زیرا طول موج‌های مختلف به دلیل پراکندگی مقادیر مختلفی از شکست را به دنبال خواهد داشت. | ## بخش 3: طیف‌سنج نوری | این تصویر سپس از طریق یک لوله با مقیاس که بر روی تصویر طیفی جابجایی شده‌است، مشاهده شد و اندازه‌گیری مستقیم آن را امکان‌پذیر کرد. این مبتنی بر همان اصل طیف‌سنجی بود، اما به جای لوله مشاهده، یک دوربین وجود داشت. در سال‌های اخیر، مدارهای الکترونیکی ساخته شده و PMTها جایگزین دوربین شده‌اند، و این امکان را برای تجزیه و تحلیل طیفی در زمان واقعی با دقت بسیار بیشتر فراهم می‌کند. چنین تجزیه و تحلیل طیفی، یا طیف‌سنجی، به یک ابزار علمی مهم برای تجزیه و تحلیل ترکیب مواد ناشناخته و بررسی پدیده‌های نجومی و آزمایش نظریه‌های نجومی تبدیل شده‌است. در طیف نگاری‌های مدرن در اشعه ماوراء بنفش، مرئی، و طیف‌های طیف نزدیک به IR، طیف به‌طور کلی به شکل تعداد فوتون در واحد طول موج (نانومتر یا میکرومتر)، عدد موج (mm -1، cm -1)، فرکانس (THz) یا انرژی (eV) داده می‌شود. در نواحی فرو سرخ میانی و فرو سرخ دور، طیف‌ها به‌طور معمول در واحدهای وات در واحد طول موج (میکرومتر) یا عدد موج (cm -1) بیان می‌شوند. در بسیاری موارد، طیف با واحدهای باقی مانده ضمنی نمایش داده می‌شود (مانند «شمارش دیجیتال» در هر کانال طیفی). طبقه‌بندی طیف ستاره ای و کشف توالی اصلی، قانون هابل و دنباله هابل همه با طیف نگاری‌هایی انجام شده‌است که از کاغذ عکاسی استفاده می‌کردند. رنگدانه‌های گیاهی فیتو کروم با استفاده از طیف نگاری که از گیاهان زنده به عنوان آشکارساز استفاده می‌شود، کشف شد. | ## جمع‌بندی | طیف نگاری‌های اخیر از آشکارسازهای الکترونیکی مانند CCDهایی استفاده می‌کنند که می‌توانند برای نور مرئی و UV استفاده شوند.