طیف نشری

طیف‌نگاری یکی از بنیادی‌ترین ابزارهای علمی برای مطالعه ساختار اتم‌ها و ماهیت نور است. هنگامی که اتم‌ها یا مولکول‌ها انرژی دریافت می‌کنند، به سطوح انرژی بالاتر می‌روند و سپس با بازگشت به حالت پایدار، انرژی اضافه را به صورت نور منتشر می‌کنند. این نور، اگر از میان یک منشور یا توری پراش عبور کند، به صورت خطوط رنگی مشخصی دیده می‌شود که به آن طیف نشری گفته می‌شود. طیف نشری یکی از کلیدهای فهم رفتار الکترون‌ها و شناسایی عناصر در فیزیک، شیمی و نجوم است. 

 ماهیت طیف نشری 
هر اتم دارای ساختار انرژی مشخص و گسسته‌ای است. این بدان معناست که الکترون‌ها تنها در ترازهای انرژی معینی می‌توانند قرار گیرند. وقتی اتم انرژی جذب کند، الکترون از تراز پایین به تراز بالاتر می‌رود. بازگشت الکترون به حالت قبلی با آزاد کردن فوتون همراه است؛ فوتونی که انرژی آن برابر اختلاف انرژی بین دو حالت است. چون این اختلاف‌ها مقدارهای ثابت و مشخص دارند، نورِ منتشرشده نیز دارای طول‌موج‌های دقیق و منحصر‌به‌فرد خواهد بود. نتیجه این فرایند شکل‌گیری خطوط باریک و رنگی در طیف است.

 انواع طیف‌های نشری 
به طور کلی سه نوع طیف دیده می‌شود

 طیف نشری خطی (Line Emission Spectrum) 
در گازهای رقیق و داغ دیده می‌شود. هر عنصر مجموعه‌ای منحصر‌به‌فرد از خطوط دارد که همانند "اثر انگشت" آن عنصر عمل می‌کند.

 طیف نشری نواری (Band Spectrum) 
مربوط به مولکول‌هاست. به علت پیچیدگی انرژی‌های چرخشی و ارتعاشی مولکول‌ها، طیف آن‌ها به صورت نوارهایی نزدیک‌به‌هم دیده می‌شود.

 طیف نشری پیوسته (Continuous Spectrum) 
از اجسام داغ و جامد یا مایع (مثل رشته‌ی لامپ) منتشر می‌شود و شامل تمام طول‌موج‌هاست بدون وجود خطوط مجزا.

 طیف نشری و مدل اتمی 
ترکیب خطوط طیفی یکی از مهم‌ترین شواهد برای مدل کوانتومی اتم است. مدل بور و بعدها مدل کوانتومی نشان دادند که:
الکترون‌ها تنها می‌توانند در ترازهای انرژی مشخص قرار گیرند.
هر انتقال انرژی باعث تابش فوتونی با طول‌موج مشخص می‌شود.
از روی خطوط طیفی می‌توان مقدار ترازهای انرژی را محاسبه کرد.
این کشف، انقلاب بزرگی در فیزیک کوانتوم به وجود آورد.

 کاربردهای طیف نشری 

 شناسایی عناصر: هر عنصر یک طیف نشری اختصاصی دارد. این ویژگی در صنایع مختلف به‌ویژه در طیف‌سنجی و شیمی تجزیه کاربرد دارد.
 نجوم و کیهان‌شناسی : ستارگان و کهکشان‌ها از روی خطوط طیفی‌شان شناخته می‌شوند. به کمک طیف نشری می‌توان: ترکیب شیمیایی ستارگان دما و چگالی گازها سرعت دورشدن یا نزدیک شدن اجسام (اثر دوپلر) وجود عناصر سنگین در فضا را تعیین کرد.
 فیزیک پلاسما: برای تشخیص دما و انرژی پلاسما‌های آزمایشگاهی یا طبیعی (مثل شفق قطبی) طیف نشری یکی از ابزارهای اصلی است.
 لیزرها : تولید لیزر بر پایه کنترل دقیق حالت‌های انرژی اتم‌ها و تابش نشری انجام می‌شود.

طیف نشری یکی از بنیادی‌ترین پدیده‌های فیزیکی است که رابطه میان ساختار اتمی و نور را آشکار می‌کند. اهمیت آن نه تنها در درک نظریه‌های بنیادی فیزیک است، بلکه در کاربردهای گسترده‌ای از شیمی و صنعت تا اخترفیزیک و فناوری‌های نوین نقش تعیین‌کننده دارد. مطالعه خطوط طیفی، جهان را قابل خواندن‌تر و قابل اندازه‌گیری‌تر کرده است.

 منابع 
رده:طیف‌شناسی
ایسنا، رسانه شیمی فیزیک ایالات متحده، هوش مصنوعی چت‌جی‌پی‌تی