تهيج الذرات:

من المعلوم بأن طاقة وضع الالكترونات تتحدد ببعد المستوى الذي يحتله عن النواة ، وتكون الذرة مستقرة إذا كانت الكتروناتها موزعة بالترتيب على المدارات  ذات المستوى الأقل . لنأخذ على سبيل المثال ذرة الهيدروجين (وهي أبسط ذرة كما تعلمون) المكونة من بروتون واحد والكترون واحد ، إن الإلكترون في حالة الاستقرار يكون موجودا في مستوى الطاقة الأول ولكن إذا امتصت هذه الذرة طاقة تزداد طاقة وضع الالكترون وينتقل إلى مستوى أعلى قد يكون الثاني أو الثالث أو الرابع  … إلخ (انظر الشكل) ونسمي الذرة في هذه الحالة باسم الذرة المتهيجة .

الطيف الكهرومغناطيسي :

يتألف هذا الطيف من مجموعة من مناطق تختلف في اطوال موجاتها وبعضها يقع ضمن مجال رؤية العين البشرية ويعرف باسم الطيف المرئي والقسم الأكبر يقع خارج مجال الرؤية ويعرف بالطيف غير المرئي . أنظر الشكل

وفي كل الأحوال فإن :

سرعة الضوء = طول الموجة المعنية × التردد

 حيث ل تعني طول الموجة بالامتار ، أما التردد فهو عدد الموجات في الثانية الواحدة ويقاس بوحدة هيرتز Hertz .

مثال : إذ1 كان تردد موجة كهرومغناطيسية ¹⁴10 هيرتز في طول هذه الموجة؟

الحل : سرعة الضوء  ( سرعة الموجات الكهرومغناطيسية )

وتقاس الموجات القصيرة جدا بوحدة نانومتر Nanometer وهي وحدة تساوي 10 ⁹ م

أو بطريقة أخرى 1 م = 10 ⁹ نانومتر

                                          = 10 ^–6+9 نانومتر

                                          =10 ³ نانومتر

سؤال : إذا كان طول موجة ضوئية 500 نانومتر ، فما ترددها ؟

الطيف الذري :         أعلى

هو ذلك الطيف المرئي الذي يصدر عند عودة إلكترونات ذرات عنصر متهيجه في الحالة الغازية من مستويات طاقة عالية إلى مستويات طاقة أدنى منها .

لقد كان الطيف الذري هو المفتاح الذي أمكن بواسطته حل لغز التركيب الالكتروني للذرة وبعبارة أخرى توزع الكترونات الذرة على مستويات الطاقة . فمن دراسة خطوط الطيف الذري للعنصر امكن تحديد بنيته .

بدأ العلماء ، بدراسة الطيف الذري لعنصر الهيدروجين لأنها الذرة الأخف والابسط ومن المؤكد أن يكون طيفها أبسط الاطياف وكذلك بنيتها . وتابع العلماء دراستهم للاطياف الذرية لمختلف العناصر بعد ذلك . أنظر الشكل

تفسير الطيف الذري :

عندما تتعرض ذرات العنصر وهو في الحالة الغازية الى طاقة تؤدي الى تهيجها ، فإن الكتروناتها الخفيفة والسريعة تتأثر بهذه الطاقة وتنتقل إلى مستويات ذات طاقة أعلى (انظر الشكل) .

  إن وضع الذرة المتهيجة هو وضع غير مستقر ، وهو وضع محكوم عليه بعدم الاستمرار ، لذلك تحاول الذرة أن تعود لوضعها الطبيعي أي ان الالكترون (أو الالكترونات) تعود إلى مستوياتها الأقل طاقة وبذلك تفقد مقادير مختلفة من الطاقة تظهر على شكل موجات ضوئية . إن المناطق المعتمة في الطيف الخطي للعنصر تمثل أطوال موجات لم يصدرها العنصر.

لقد أثار الطيف الذري المتقطع للهيدروجين (والعناصر الأخرى التي درست أطيافها) تساؤلا متوقعا هو : لماذا يكون الطيف متقطعا ؟ وقد جاء الجواب من العالم بلانك الذي قال بأن الضوء هو ذو طبيعة موجية ومادية في وقت واحد . إذن فالضوء ينبعث على شكل وحدات مادية تسمى الواحدة منها فوتون . ولكل فوتون كمية محددة من الطاقة تتناسب مع تردده .

وضع بلانك معادلة الطاقة للفوتون على الشكل التالي :

              الطاقة = ثابت بلانك × التردد

وقد اكتشف بلانك الثابت تجريبيا وقيمته بالتقريب هي

 6.63×10  ^-34 جول . ث . ، أما التردد فوحدته هيرتز (موجة / ثانية) .

مثال : إذا علمت أن تردد الضوء الأحمر يساوي 4.6 × 10 ¹⁴ هيرتز ، فاحسب طاقة فوتون الضوء الأحمر.

الحل : تحسب الطاقة حسب معادلة بلانك

الطاقة = ثبت بلانك × التردد

= 6.63 × 10 ^–34 جول0ث × 4.6 × 10 ¹⁴ ث ^–1

= 30.498 × 10 ^–34+14 جول

= 30.498 × 10^-20 جول

= 30.5 × 10 ^–20 جول

اختبار : بناء على كل ما سبق يمكنك الان أن تملأ الفراغات في العبارات التالية بوضع كلمة واحدة في الفراغ الواحد :

1-    يسمى طيف المصباح الكهربائي طيفا متصلا لعدم وجود مناطق تفصل بين ــــــــــــ واخر .
  

2- يسمى طيف كل من الهيدروجين والصوديوم وغيرهما من العناصر طيفا خطيا ، لان الواحد منها يتألف من عدد قليل من الخطوط الملونة المتباعدة . يمثل كل خط ضوءا له طول ـــــــــــ مختلف عن الأطوال الموجبة للخطوط الاخرى.

3- الطيف الشمسي هو طيف ــــــــــ أما الطيف الذري لعنصر البوتاسيوم فهو طيف ـــــــــــ. .

4- المناطق المعتمة من الطيف الذري للعنصر تمثل اطوالا موجية لم يصدرها ـــــــــــ .

5- تدور الالكترونات حول نواة الذرة في مستويات محددة لكل واحد منه طاقة خاصة به تعتمد على بعده عن ـــــــــــ. .

6- لا يمكن لأي ـــــــــ ان يدور بين الأفلاك .

7- لا يعرف سوى طيف ذري واحد للعنصر الواحد لأن مستويات الطاقة التي تدور فيها ـــــــــــ هذا العنصر متشابهه .

8- مستويات الطاقة التي تدور فيها الإلكترونات تختلف من عنصر لاخر ، لذلك يكون لكل عنصر ــــــــــــ ذري (خطي) خاص به .