اسپکتروسکوپ یا طیف نما چیست؟(Spectroscop)


اسپکتروسکوپ یا طیف نما چیست؟(
Spectroscop)

 

مقدمه

طیف‌نمایی یا اسپکتروسکوپی مطالعه ماده و خواص آنها با بررسی نور، صوت و ذرات گسیل شده‌، جذب شده یا پراکنده شده از ماده مورد نظر است. طیف نمایی به عنوان مطالعه برهمکنش بین نور و ماده نیز تعریف می‌شود. از لحاظ تاریخی طیف نمایی به شاخه‌ای از علم برمی‌گردد که نور مرئی برای مطالعات نظری در ساختار ماده و آنالیزهای کیفی و کمی استفاده می‌شد. اگرچه اخیرا به عنوان یک تکنیک جدید نه فقط برای نور مرئی بلکه بسیاری از اشکال تابش‌های الکترومغناطیسی و غیرالکترومغناطیسی مانند میکروموج‌ها ، امواج رادیویی ، اشعه ایکس ، الکترون‌ها ، فونون‌ها (امواج صوتی) و غیره بکاربرده می شود. طیف نمایی اغلب در شیمی‌فیزیک (بطور مثال در نوعی تصویربرداری ام‌آرآی) و شیمی تجزیه برای شناسایی ماده از طریق بیناب گسیلی یا جذبی از آنها یکار برده می‌شود. وسیله‌ای که بیناب‌ هر ماده را ثبت می کند بیناب‌سنج یا اسپکترومتر نام دارد. طیف نمایی همچنین به طور زیاد در اخترشناسی و مشاهدات از راه دور استفاده می‌شود. اکثر تلسکوپ‌های بزرگ بیناب‌نگار دارند که برای اندازه‌گیری ترکیبات شیمیایی و خواص فیزیکی اجسام نجومی یا اندازه‌گیری سرعت‌شان از طریق جابجایی دوپلری خطوط بیناب‌شان استفاده می‌شود. هدف استفاده از اسپكتروسكوپ تعیین ضریب شكست برای رنگهای مختلف طیف نور سفید می باشد.

 
اسپکتروسکوپ یا طیف نما

اسپكتروسكوپ كه برای بررسی طیف هر نوع چشمه نور به كار می‌رود و اساس كار آن تجزیه رنگهای متفاوت است شامل سه قسمت می‌باشد كه عبارتند از:


1- لوله موازی كننده یا كولیماتور 2- منشور 3- دوربین 

ساختمان اسپکتروسکوپ یا طیف نما

1- لوله موازی كننده یا كولیماتور: که در جلوی آن شکاف قابل تنظیمی وجود دارد که بوسیله پیچی می توان عرض آن را کم و زیاد کرد. این شکاف در کانون عدسی کلیماتور قرار دارد و درنتیجه نوری که از شکاف وارد می شود بصورت دسته پرتو موازی از کلیماتور خارج می گردد. برای بدست آوردن طیفی مشخص باید شكاف تا حد امكان باریك باشد. 2- منشور: نور موازی خارج شده از كولیماتور به منشور می تابد و پس از انحراف تجزیه می شود. این منشور طوری قرار گرفته که رأس آن قائم، یعنی به موازات شکاف کولیماتور باشد و نسبت به جهت تابش اشعه در وضعیت مینیمم انحراف قرار دارد. دسته پرتوی نور ضمن گذشتن از منشور به طرف قسمت ضخیم آن شكسته می‌شود و میزان شكست آن برای نور بنفش بیشتر و برای نور قرمز كمتر است بنابراین نور قرمز در بالا و بنفش در پایین قرار دارد. 3- دوربین: نور پس از شكست و تجزیه در منشور بصورت دسته پرتوهای موازی و رنگین جداگانه درمی‌آید كه پس از انكسار در یك عدسی همگرا در سطح كانونی آن جمع می‌شود و روی هم طیفی را تشكیل می‌دهد. آنگاه بوسیله ذره‌بین می‌توان این طیف را بزرگتر از آنچه هست نشان داد.


 
(شکل شماتیک از اجزای اسپکتروسکوپ=کولیماتور، منشور و دوربین)

روش استفاده

منشور را روی اسپكتروسكوپ گذاشته بطوریكه نور بر وجه منشور بتابد. در اینصورت طیفی تشكیل خواهد شد. ابتدا مینیمم زاویه انحراف منشور را پیدا می‌كنیم به این ترتیب كه صفحه را می‌چرخانیم اگر تصویر طیف را بر روی پرده سفیدی داشته باشید ملاحظه می‌كنید كه طیف نیز حركت می‌كند در جایی جهت حركت طیف عوض می‌شود. این مكان را نقطه مینیمم انحراف گویند. پیچ صفحه را محكم كرده و دوربین را به آن مكان منتقل كنید و طیف را از داخل دستگاه مشاهده كنید. سپس خطوط متقاطع عدسی چشمی را روی تك تك رنگها گذاشته و زاویه انحراف هر رنگ را یادداشت كنید. حالا منشور را برداشته و دوربین را حركت دهید تا تصویر واضحی از شكاف داشته باشید. این زاویه را نیز به عنوانa0 یادداشت كنید. اگر زوایای خوانده شده در جهت a0 باشد: (صفر و red اندیس هستند)

 

و اگر این زوایا در خلاف جهت 0 a باشد:

b=انحراف قرمز
b=a0-aRed b=a0+(360-aRed)
حال با استفاده از فرمول زیر ضریب شكست تك تك رنگها را حساب كنید:

 
(فرمول محاسبه شکست تک رنگها)

در فرمول بالا داریم:

: زاویه انحراف هر رنگ
با داشتن طول موج هر رنگ می‌توان نمودار n برحسب را رسم كرد.  A : زاویه رأس منشور است.