به گزارش خبرنگار ایمنا، کیان کیانی در اولین باشگاه نجوم پلاس اصفهان که با موضوع طیف نگاری، شب گذشته و به صورت آنلاین برگزار شد، اظهار کرد: نوری که از فضا به ما می‌رسد، نور ستاره‌ها یا موج الکترومغناطیس است، امواج الکترومغناطیس هم خاصیت الکتریکی و هم خاصیت مغناطیسی دارند.
وی افزود: این امواج محدوده گسترده‌ای دارند که شامل پرتوهای گاما، پرتو ایکس، فرابنفش، ناحیه مرئی، فروسرخ، ریزموج‌ها، امواج رادیویی و تلویزیونی می‌شود.
این مدرس نجوم خاطر نشان کرد: ناحیه مرئی، ناحیه‌ای کوچک است که از ۳۸۰ تا ۷۶۰ نانومتر را در برمی‌گیرد؛ این ناحیه با چشم قابل دیدن بوده و چنانچه تمامی طول موج‌ها را داشته باشیم، نور سفید را می‌بینیم که در واقع ترکیبی از همه این رنگ‌ها است.
کیانی تصریح کرد: این رنگ‌ها یکدیگر را خنثی می‌کنند و بدین خاطر ما این رنگ‌ها را به صورت مجزا مشاهده نمی‌کنیم. به طور مثال نور قرمز و فیروزهای نوری سبز و ارغوانی یا آبی و زرد مکمل هستند و یکدیگر را خنثی می‌کنند که نتیجه آن نور سفیدی است که ما به چشم می‌بینیم.
وی تاکید کرد: این نور از طریق منشور یا توری پراش قابل تفکیک است؛ منشور یک قطعه شیشه‌ای مثلثی شکل است که چنانچه نور سفید را از آن عبور دهیم، نور را به اجزای سازنده تفکیک می‌کند که شامل نورهای بنفش، آبی، نیلی، سبز، زرد، نارنجی و قرمز می‌شود.
این مدرس نجوم عنوان کرد: چنانچه بخش مرئی امواج الکترومغناطیس را به یک اتم بتابانیم، هر اتم بخشی از انرژی این امواج را توسط الکترون‌های خود جذب می‌کند و این الکترون به مدار بالاتر می‌رود.
کیانی ادامه داد: بنابراین طول موجی که از این اتم عبور می‌کند، فاقد طول موج‌های جذب شده است. چنانچه این طول موج را از یک سیستم اسپتروسکوپی عبور بدهیم، طول موج‌ها تفکیک می‌شود، اما طول موجی که جذب شده است وجود ندارد؛ در این صورت ما رنگین کمانی خواهیم داشت که طول موج‌های جذب شده در آن به صورت یک خط سیاه است و به آن طیف جذبی گفته می‌شود.
وی تصریح کرد: چنانچه همین اتم را در شرایطی قرار بدهیم تا الکترونی که به مدار بالاتر رفته بود، به مدار قبلی بازگردد، در این حالت همان طول موجی را که قبلاً جذب کرده بود، نشر می‌دهد؛ وقتی این نور را از یک سیستم اسپتروسکوپی عبور دهیم، یک زمینه سیاه رنگ خواهیم داشت که طول موج یا طول موج‌های نشر شده در آن قرار دارد و به آن طیف نشری گفته می‌شود.
اولین کاربرد طیف نگاری، شناسایی عناصر است
این مدرس نجوم اظهار کرد: از آنجایی که اتم‌های عناصر مختلف از نظر تعداد پروتون، الکترون و نوترون با یکدیگر فرق داشته و متفاوت هستند، انرژی‌های جذبی آن‌ها نیز متفاوت بوده و هیچ دو عنصری، خطوط طیفی یکسانی ندارند.
کیانی تاکید کرد: ما می‌توانیم از این خاصیت استفاده کرده و عناصر را شناسایی کنیم. طیف‌های هرکدام از عناصر جدول تناوبی، همانند بارکدهای اجناس موجود در فروشگاه‌ها مشخص است که در واقع اثر انگشت عناصر محسوب می‌شود و خطوط طیفی هیچ دو عنصری شبیه یکدیگر نیست.
وی عنوان کرد: هر عنصری، خطوط طیفی مخصوص به خود را دارد. به طور مثال عناصر سدیم، هیدروژن، کلسیم، منیزیم و نئون، خطوط طیفی متفاوتی با دیگری داشته و هیچ شباهتی به یکدیگر ندارند.
این مدرس نجوم با اشاره به چگونگی شناخت عناصر موجود در طیف خورشید، گفت: ما با دستگاه اسپکتروسکوپ طیف خورشید را دریافت و در آزمایشگاه طیف تک تک عناصر آن را ثبت می‌کنیم؛ سپس طیف هرکدام از آن‌ها را با طیف خورشید انطباق می‌دهیم.
تشخیص دور یا نزدیک شدن یک جرم سماوی به وسیله طیف نگاری
کیانی عنوان کرد: به وسیله طیف نگاری می‌توان تشخیص داد که آیا یک جرم سماوی در حال دور شدن یا نزدیک‌شدن به ما است؛ چنانچه جرم سماوی از ما دور شود، تمامی خطوط طیفی آن به سمت قرمز حرکت می‌کند که به آن انتقال سرخ ( red shift) می‌گویند.
وی ادامه داد: چنانچه یک جرم سماوی به ما نزدیک شود، تمامی خطوط طیفی آن به سمت آبی حرکت می‌کند که به آن انتقال آبی (blue shift) می‌گویند.
این مدرس نجوم تصریح کرد: از لبه‌های خورشید، طیف نگاری انجام شده است؛ یک لبه red shift و لبه دیگر blue shift است که مشخص می‌کند یک لبه از خورشید در حال نزدیک شدن به ما و لبه دیگر از خورشید در حال دور شدن از ما است.
وی گفت: هر عنصری در دمای مشخصی برانگیخته می‌شود. به طور مثال فلزات قلیایی با استفاده از تست شعله چراغ آزمایشگاه قابلیت برانگیختگی دارد، اما آهن از طریق قوس الکتریکی که دمای بالاتری دارد، قابل برانگیختگی است؛ از این خاصیت می‌توان برای اندازه گیری دمای ستاره‌ها استفاده کرد.
این مدرس نجوم اظهار کرد: با توجه به اینکه هر عنصری در دمای مشخصی برانگیخته می‌شود، دمای ستاره‌ها قابل اندازه گیری است. به طور مثال آهن ۲۶ بار یونیده شده، در دمای دو میلیون درجه تشکیل می‌شود؛ بنابراین چنانچه از ستاره‌ای طیف نگاری انجام شد و در خطوط طیفی آهن ۲۶ بار یونیده شده وجود داشته باشد، پی می‌بریم که دمای این ستاره به دو میلیون درجه می‌رسد.
ساخت دستگاه اسپکتروسکوپ
کیانی خاطر نشان کرد: مهم‌ترین بخش دستگاه اسپکتروسکوپ، شکاف ورودی است، طول موج‌ها از این شکاف وارد دستگاه شده و این طول موج‌ها در کنار یکدیگر چیده می‌شود؛ بنابراین چنانچه شکاف ما بزرگ باشد، به جای اینکه نقطه داشته باشیم، خط داریم و اگر طول موجی جذب شده باشد، اینقدر طول موج‌های مجاور با آن هم پوشانی می‌کنند که ما نمی‌توانیم طول موج جذب شده را ببینیم.
این مدرس و مروج نجوم با اشاره به استفاده از عدسی آکروماتیک برای ساخت دستگاه اسپکتروسکوپ، افزود: چنانچه از عدسی معمولی برای ساخت دستگاه استفاده کنیم، وقتی خطوط قرمز را شارپ می‌کنیم، خطوط آبی از فوکوس خارج می‌شود و زمانی که خطوط آبی را فوکوس می‌کنیم، خطوط قرمز از حالت فوکوس خارج می‌شود.
کیانی با بیان اینکه در ساخت این دستگاه باید از عدسی آکروماتیک یا دابلت استفاده کنیم، گفت: این عدسی از دو شیشه مختلف ساخته شده است و تقریباً طول موج‌ها را در یک جا کانونی می‌کند؛ عدسی‌های آکوکروماتیک که در تلسکوپ‌های نجومی استفاده می‌شود، سه لایه بوده و بسیار دقیق هستند.
وی عنوان کرد: قطعه بعدی عنصر پاشنده نور است که نور را تفکیک می‌کند؛ قبلاً برای انجام این کار از منشور استفاده می‌شد، اما امروزه از گریتینگ استفاده می‌شود، چنانچه بر روی یک صفحه شیشه‌ای یا صفحه فلزی تعداد زیادی شیار ایجاد کنیم (حداقل ۶۰۰ خط در میلی متر) گریتینگ درست می‌شود.
این مدرس و مروج نجوم تاکید کرد: هرچقدر تعداد خط‌ها بیشتر باشد، تفکیک پذیری گریتینگ ما بیشتر می‌شود. قیمت این دستگاه نسبت به منشور بیشتر است، اما کالیبره کردن امواج با گریتینگ بسیار بهتر از منشور است، زیرا طول موج‌ها را به صورت یکسان باز می‌کند.
کیانی افزود: اسپکتروسکوپ یک دستگاه نوری است و باید به خوبی ساخته شود تا از بقیه بخش‌های آن نوری وارد نشود. همچنین داخل دستگاه باید مشکی مات باشد و در صورت لزوم در قسمت‌هایی که ضایعات بازتابشی وجود دارد، باید موانعی قرار دهیم و با رنگ مشکی مات پوشیده شده باشد؛ هرچقدر این موارد بهتر رعایت شود، طیف به دست آمده وضوح بهتری را دارد.
نظر شما