طیف: تفاوت بین نسخه‌ها

از ویکی نجوم
پرش به: ناوبری، جستجو
جز (جایگزینی متن - 'ستارهای' به 'ستاره ای')
سطر ۱: سطر ۱:
 
 
واژه طیف یا بیناب معانی گوناگونی دارد. کاربرد این واژه بیشتر برای نشان دادن حالتی است که در آن موارد متنوعی از حالات گوناگون در میان دو قطب مخالف قابل تشخیص باشند. برای نمونه طیف گروه‌های گوناگون سیاسی که میان دو گروه چپ‌گرا و راست‌گرا قرار دارند. واژه طیف در شاخته‌های گوناگون دانش دارای تعریف‌های گوناگونی است از جمله:
 
واژه طیف یا بیناب معانی گوناگونی دارد. کاربرد این واژه بیشتر برای نشان دادن حالتی است که در آن موارد متنوعی از حالات گوناگون در میان دو قطب مخالف قابل تشخیص باشند. برای نمونه طیف گروه‌های گوناگون سیاسی که میان دو گروه چپ‌گرا و راست‌گرا قرار دارند. واژه طیف در شاخته‌های گوناگون دانش دارای تعریف‌های گوناگونی است از جمله:
  
سطر ۱۳: سطر ۱۲:
  
 
== طیف از دیدگاه موجی ==
 
== طیف از دیدگاه موجی ==
از دیدگاه موجی، نور یک موج الکترومغناطیسی است.
+
از دیدگاه موجی، [[نور]] یک [[امواج الکترومغناطیسی|موج الکترومغناطیسی]] است.
  
موج در حالت کلی به یک آشفتگی می گویند که به سرعت در فضا منتشر می شود. این آشفتگی می تواند یک آشفتگی در فشار هوای اطراف باشد (موج صوتی) یا یک آشفتگی الکترومغناطیسی (موج نوری) اما نکته مهم این است که اغلب آشفتگی ها حامل انرژی و اطلاعات هستند.
+
[[موج]] در حالت کلی به یک آشفتگی می گویند که به سرعت در [[فضا]] منتشر می شود. این آشفتگی می تواند یک آشفتگی در [[فشار]] هوای اطراف باشد (موج صوتی) یا یک آشفتگی الکترومغناطیسی (موج نوری) اما نکته مهم این است که اغلب آشفتگی ها حامل [[انرژی]] و اطلاعات هستند.
  
  
امواج الکترومغناطیسی ترکیبی از تعداد بسیار زیادی سیگنال سینوسی میدان الکتریکی و به همان تعداد سیگنال سینوسی میدان مغناطیسی هستند که بر هم عمودند.
+
[[امواج الکترومغناطیسی]] ترکیبی از تعداد بسیار زیادی سیگنال سینوسی [[میدان الکتریکی]] و به همان تعداد سیگنال سینوسی [[میدان مغناطیسی]] هستند که بر هم عمودند.
  
هر سیگنال سینوسی و دامنه اش نماینده ی یک تک فرکانس است. عکس زیر را ببنید:
+
هر سیگنال سینوسی و دامنه اش نماینده ی یک تک [[فرکانس]] است. عکس زیر را ببنید:
  
 
[[پرونده:Spectrum-1.jpg]]
 
[[پرونده:Spectrum-1.jpg]]
  
  
در این عکس یک موج الکترومغناطیسی تک فرکانس (تک فام)، به همراه میدان مغناطیسی (magnetic field)، میدان الکتریکی (electric field) و طول موج(wavelength ) مربوط به موج نشان داده شده است. طول موج یک موج الکترومغناطیسی در واقع فرکانس و فام آن موج را تعیین می کند و دامنه آن، انرژی آن طول موج خاص را تعیین می کند.
+
در این عکس یک [[امواج الکترومغناطیسی|موج الکترومغناطیسی]] تک [[فرکانس]] (تک فام)، به همراه میدان مغناطیسی (magnetic field)، میدان الکتریکی (electric field) و طول موج(wavelength ) مربوط به موج نشان داده شده است. [[طول موج]] یک [[امواج الکترومغناطیسی|موج الکترومغناطیسی]] در واقع [[فرکانس]] و فام آن [[موج]] را تعیین می کند و دامنه آن، [[انرژی]] آن [[طول موج]] خاص را تعیین می کند.
  
طول ِ موج و فرکانس با رابطه زیر به هم مربوط می شوند:
+
[[طول موج]] و [[فرکانس]] با رابطه زیر به هم مربوط می شوند:
  
 
Lambda=c/f
 
Lambda=c/f
  
که lambda همان طول موج است، c سرعت نور و f فرکانس نور است. (فرکانس یعنی یک موج در یک ثانیه چند بار نوسان می کند و طول موج یعنی یک موج در هر چند متر یک بار نوسان می کند یا فاصله بین دو قله موج چه قدر است)
+
که lambda همان طول [[موج]] است، c [[سرعت نور]] و f [[فرکانس]] [[نور]] است. ([[فرکانس]] یعنی یک موج در یک ثانیه چند بار نوسان می کند و [[طول موج]] یعنی یک موج در هر چند متر یک بار نوسان می کند یا فاصله بین دو قله موج چه قدر است)
  
هر موج الکترومغناطیسی در واقع ترکیب تعداد بسیار بسیار زیادی موج سینوسی است. مشخصه موجهای سینوسی: تنها طول موج (یا فرکانس (فرقی ندارد)) و دامنه آن موج است. حال می توان یک کار ِ جالب انجام داد:
+
هر [[امواج الکترومغناطیسی|موج الکترومغناطیسی]] در واقع ترکیب تعداد بسیار بسیار زیادی موج سینوسی است. مشخصه موجهای سینوسی: تنها [[طول موج]] (یا فرکانس (فرقی ندارد)) و دامنه آن موج است. حال می توان یک کار ِ جالب انجام داد:
  
 
به جای بررسی مستقیم ِ موج اصلی که دریافت کردیم، یک نمودار رسم کنیم که در آن نمودار، قدرت ( به عبارت نه چندان دقیق: دامنه هر موج سینوسی) بر حسب فرکانس آن موج نشان داده شده است.  
 
به جای بررسی مستقیم ِ موج اصلی که دریافت کردیم، یک نمودار رسم کنیم که در آن نمودار، قدرت ( به عبارت نه چندان دقیق: دامنه هر موج سینوسی) بر حسب فرکانس آن موج نشان داده شده است.  
سطر ۴۱: سطر ۴۰:
 
[[پرونده:Spectrum-2.jpg]]
 
[[پرونده:Spectrum-2.jpg]]
  
در این نمودار، شدت یک سیگنال در یک بازه فرکانس (در این جا حدودا از فرکانس ِ 1155 مگاهرتز تا 1200مگاهرتز) نشان داده شده است. میبینیم که مثلا سهم امواج ِ دارای فرکانس ِ 1175 تا 1180 مگاهرتز از همه بیشتر بوده است.
+
در این نمودار، شدت یک سیگنال در یک بازه [[فرکانس]] (در این جا حدودا از فرکانس ِ 1155 مگاهرتز تا 1200مگاهرتز) نشان داده شده است. می بینیم که مثلا سهم امواج ِ دارای فرکانس ِ 1175 تا 1180 مگاهرتز از همه بیشتر بوده است.
  
شاید این سوال برایتان پیش بیاید که این کار چه معنی دارد؟ چرا وقتی اصل ِ سیگنال را داریم به چنین نموداری متوسل شویم؟ جواب این است که در طبیعت (مخصوصا طبیعت امواج الکترومغناطیسی) بیشتر ِ مواقع کنشها و واکنشهای بین ِ ماده و امواج و ... به طول موج سیگنال دریافتی بستگی دارد و برای طول موجهای متفاوت، کنشهای متفاوتی رخ می دهد.
+
شاید این سوال برایتان پیش بیاید که این کار چه معنی دارد؟ چرا وقتی اصل ِ سیگنال را داریم به چنین نموداری متوسل شویم؟ جواب این است که در طبیعت (مخصوصا طبیعت امواج الکترومغناطیسی) بیشتر ِ مواقع کنشها و واکنش های بین ِ ماده و امواج و ... به [[طول موج]] سیگنال دریافتی بستگی دارد و برای طول موج های متفاوت، کنشهای متفاوتی رخ می دهد.
  
 
بنابراین اگر هر طول موج را جدا بررسی کنیم کار ِ راحتتری در پیش داریم تا کل سیگنال را با هم و می توانیم اطلاعات بیشتری از موج کسب کنیم.
 
بنابراین اگر هر طول موج را جدا بررسی کنیم کار ِ راحتتری در پیش داریم تا کل سیگنال را با هم و می توانیم اطلاعات بیشتری از موج کسب کنیم.
  
 
به این نمودار،طیف گفته می شود.
 
به این نمودار،طیف گفته می شود.
طیف یعنی نموداری که سهم انرژی هر فرکانس خاص از امواج را مشخص می کند. مساحت زیر ِ نمودار طیف یک پرتو نور، کل انرژیی است که آن پرتوی نور حاملش است.
+
طیف یعنی نموداری که سهم [[انرژی]] هر فرکانس خاص از امواج را مشخص می کند. مساحت زیر ِ نمودار طیف یک پرتو نور، کل [[انرژی]]ی است که آن پرتوی نور حاملش است.
  
  
 
== طیف از دیدگاه ذره ای (کوانتمی) ==
 
== طیف از دیدگاه ذره ای (کوانتمی) ==
از دیدگاه کوانتمی نور از بسته های ِ موجی تشکیل شده که انرژی آن گسسته است.
+
از دیدگاه [[مکانیک کوانتومی|کوانتمی]] [[نور]] از بسته های ِ موجی تشکیل شده که [[انرژی]] آن گسسته است.
  
تصویر ِ یک بسته موج در زیر نشان داده شده است.
+
تصویر ِ یک بسته [[موج]] در زیر نشان داده شده است.
  
 
[[پرونده:Spectrum-3.gif]]
 
[[پرونده:Spectrum-3.gif]]
سطر ۶۲: سطر ۶۱:
 
E=hf
 
E=hf
  
که E انرژی  هر بسته ی  موج، h یک عدد  ثابت ([[ثابت پلانک]]) و f فرکانس موج مربوط است.
+
که E [[انرژی]] هر بسته ی  موج، h یک عدد  ثابت ([[ثابت پلانک]]) و f [[فرکانس]] موج مربوط است.
  
اگر شما یک پرتو ی تکفام نور با فرکانس f بفرستید این پرتو نمی تواند انرژیی معادل مثلا 14.3hf داشته باشد که h همان ثابت پلانک است. یعنی اگر hf انرژی یک بسته ی موج باشد انرژی کل یک پرتوی نور باید ضریب صحیحی از این عدد (hf ) باشد چون این عدد انرژی یک تک بسته است و دسته پرتوی نور نمی تواند مثلا حاوی 2.3 بسته ی موج باشد!!!
+
اگر شما یک پرتو ی تکفام [[نور]] با فرکانس f بفرستید این پرتو نمی تواند انرژیی معادل مثلا 14.3hf داشته باشد که h همان [[ثابت پلانک]] است. یعنی اگر hf [[انرژی]] یک بسته ی موج باشد [[انرژی]] کل یک پرتوی نور باید ضریب صحیحی از این عدد (hf ) باشد چون این عدد [[انرژی]] یک تک بسته است و دسته پرتوی نور نمی تواند مثلا حاوی 2.3 بسته ی موج باشد!!!
  
گویی نور واقعا از ذراتی با انرژی ثابت ساخته شده است.
+
گویی [[نور]] واقعا از ذراتی با [[انرژی]] ثابت ساخته شده است.
  
به این بسته های موج (یا همان ذرات نور) فوتون می گویند.
+
به این بسته های موج (یا همان ذرات نور) [[فوتون]] می گویند.
  
یک دسته پرتوی کلی نور را تصور کنید (مثل نور خورشید یا نور ستاره یا نور یک لامپ مهتابی) این پرتو ی نور حاوی تعداد بسیار زیادی از این بسته های انرژی با فرکانسهای مختلف است.
+
یک دسته پرتوی کلی نور را تصور کنید (مثل [[نور]] [[خورشید]] یا [[نور]] [[ستاره]] یا [[نور]] یک لامپ مهتابی) این پرتو ی [[نور]] حاوی تعداد بسیار زیادی از این بسته های [[انرژی]] با فرکانس های مختلف است.
  
  
 
تعبیر طیف در این مورد به مراتب ساده تر و زیبا تر است است:
 
تعبیر طیف در این مورد به مراتب ساده تر و زیبا تر است است:
  
نموداری را تصور کنید که تعداد هر فوتون را بر حسب انرژی اش به ما بدهد. یعنی بگوید در هر فرکانس خاص چه تعداد فوتون وجود دارد (البته به طور ِ صحیح تر : در هر بازه ی فرکانسی چه تعداد فوتون وجود دارد مثلا از بازه ی فرکانس ِ 5 گیگاهرتز تا 5.1 گیگا هرتز 1000 فوتون دریافت می شود). حال تعداد هر فوتون را ضرب در انرژی اش بکنید. نمودار جدید به ما می گوید که به ازای هر فرکانس خاص چه انرژیی دریافت می شود.
+
نموداری را تصور کنید که تعداد هر [[فوتون]] را بر حسب [[انرژی]] اش به ما بدهد. یعنی بگوید در هر فرکانس خاص چه تعداد [[فوتون]] وجود دارد (البته به طور ِ صحیح تر : در هر بازه ی فرکانسی چه تعداد [[فوتون]] وجود دارد مثلا از بازه ی فرکانس ِ 5 گیگاهرتز تا 5.1 گیگا هرتز 1000 فوتون دریافت می شود). حال تعداد هر [[فوتون]] را ضرب در انرژی اش بکنید. نمودار جدید به ما می گوید که به ازای هر فرکانس خاص چه انرژیی دریافت می شود.
  
(تعداد فوتون های یک فرکانس خاص ضرب در انرژی یک فوتون در همان فرکانس خاص =کل ِ انرژی در آن فرکانس )
+
(تعداد [[فوتون]] های یک فرکانس خاص ضرب در [[انرژی]] یک [[فوتون]] در همان فرکانس خاص =کل ِ انرژی در آن فرکانس )
  
  
سطر ۸۷: سطر ۸۶:
 
نتیجه:
 
نتیجه:
  
در حالت کلی طیف نموداری است که انرژی دریافتی از هر فرکانس را به ما می دهد.
+
در حالت کلی طیف نموداری است که [[انرژی]] دریافتی از هر [[فرکانس]] را به ما می دهد.
  
مساحت سطح زیر نمودار طیف، کل انرژی دریافتی را نشان می دهد.
+
مساحت سطح زیر نمودار طیف، کل [[انرژی]] دریافتی را نشان می دهد.
  
 
طیف یک لامپ فلوروسنت که به کمک یک لوح فشرده:
 
طیف یک لامپ فلوروسنت که به کمک یک لوح فشرده:

نسخهٔ ‏۱۲ مارس ۲۰۱۳، ساعت ۱۸:۳۳

واژه طیف یا بیناب معانی گوناگونی دارد. کاربرد این واژه بیشتر برای نشان دادن حالتی است که در آن موارد متنوعی از حالات گوناگون در میان دو قطب مخالف قابل تشخیص باشند. برای نمونه طیف گروه‌های گوناگون سیاسی که میان دو گروه چپ‌گرا و راست‌گرا قرار دارند. واژه طیف در شاخته‌های گوناگون دانش دارای تعریف‌های گوناگونی است از جمله:


در فیزیک

به مجموعه‌ای از رنگهای خورشید که مجموعآ رنگ سفید را تولید می‌کنند طیف گفته می‌شود. این رنگها شامل قرمز آبی و سبز است. از ترکیب این رنگها رنگهای دیگری بوجود می‌آید که همان رنگهای اصلی نقاشی است یعنی قرمز پررنگ، آبی پررنگ و زرد مرکب. رنگ های طیف رنگی به ترتیب بیشترین شکست تا کمترین شکست:بنفش،نیلی،آبی،سبز،زرد،نارنجی و قرمز


پرونده:K4iii-spectre.png
طیف ستاره ای با رده طیفی K4III


طیف از دیدگاه موجی

از دیدگاه موجی، نور یک موج الکترومغناطیسی است.

موج در حالت کلی به یک آشفتگی می گویند که به سرعت در فضا منتشر می شود. این آشفتگی می تواند یک آشفتگی در فشار هوای اطراف باشد (موج صوتی) یا یک آشفتگی الکترومغناطیسی (موج نوری) اما نکته مهم این است که اغلب آشفتگی ها حامل انرژی و اطلاعات هستند.


امواج الکترومغناطیسی ترکیبی از تعداد بسیار زیادی سیگنال سینوسی میدان الکتریکی و به همان تعداد سیگنال سینوسی میدان مغناطیسی هستند که بر هم عمودند.

هر سیگنال سینوسی و دامنه اش نماینده ی یک تک فرکانس است. عکس زیر را ببنید:

Spectrum-1.jpg


در این عکس یک موج الکترومغناطیسی تک فرکانس (تک فام)، به همراه میدان مغناطیسی (magnetic field)، میدان الکتریکی (electric field) و طول موج(wavelength ) مربوط به موج نشان داده شده است. طول موج یک موج الکترومغناطیسی در واقع فرکانس و فام آن موج را تعیین می کند و دامنه آن، انرژی آن طول موج خاص را تعیین می کند.

طول موج و فرکانس با رابطه زیر به هم مربوط می شوند:

Lambda=c/f

که lambda همان طول موج است، c سرعت نور و f فرکانس نور است. (فرکانس یعنی یک موج در یک ثانیه چند بار نوسان می کند و طول موج یعنی یک موج در هر چند متر یک بار نوسان می کند یا فاصله بین دو قله موج چه قدر است)

هر موج الکترومغناطیسی در واقع ترکیب تعداد بسیار بسیار زیادی موج سینوسی است. مشخصه موجهای سینوسی: تنها طول موج (یا فرکانس (فرقی ندارد)) و دامنه آن موج است. حال می توان یک کار ِ جالب انجام داد:

به جای بررسی مستقیم ِ موج اصلی که دریافت کردیم، یک نمودار رسم کنیم که در آن نمودار، قدرت ( به عبارت نه چندان دقیق: دامنه هر موج سینوسی) بر حسب فرکانس آن موج نشان داده شده است.

مثل ِ نمودار ِپایین:

Spectrum-2.jpg

در این نمودار، شدت یک سیگنال در یک بازه فرکانس (در این جا حدودا از فرکانس ِ 1155 مگاهرتز تا 1200مگاهرتز) نشان داده شده است. می بینیم که مثلا سهم امواج ِ دارای فرکانس ِ 1175 تا 1180 مگاهرتز از همه بیشتر بوده است.

شاید این سوال برایتان پیش بیاید که این کار چه معنی دارد؟ چرا وقتی اصل ِ سیگنال را داریم به چنین نموداری متوسل شویم؟ جواب این است که در طبیعت (مخصوصا طبیعت امواج الکترومغناطیسی) بیشتر ِ مواقع کنشها و واکنش های بین ِ ماده و امواج و ... به طول موج سیگنال دریافتی بستگی دارد و برای طول موج های متفاوت، کنشهای متفاوتی رخ می دهد.

بنابراین اگر هر طول موج را جدا بررسی کنیم کار ِ راحتتری در پیش داریم تا کل سیگنال را با هم و می توانیم اطلاعات بیشتری از موج کسب کنیم.

به این نمودار،طیف گفته می شود. طیف یعنی نموداری که سهم انرژی هر فرکانس خاص از امواج را مشخص می کند. مساحت زیر ِ نمودار طیف یک پرتو نور، کل انرژیی است که آن پرتوی نور حاملش است.


طیف از دیدگاه ذره ای (کوانتمی)

از دیدگاه کوانتمی نور از بسته های ِ موجی تشکیل شده که انرژی آن گسسته است.

تصویر ِ یک بسته موج در زیر نشان داده شده است.

Spectrum-3.gif

این گسستگی رابطه ی جالب و زیبایی با فرکانس بسته ی موج دارد و این رابطه این گونه است:

E=hf

که E انرژی هر بسته ی موج، h یک عدد ثابت (ثابت پلانک) و f فرکانس موج مربوط است.

اگر شما یک پرتو ی تکفام نور با فرکانس f بفرستید این پرتو نمی تواند انرژیی معادل مثلا 14.3hf داشته باشد که h همان ثابت پلانک است. یعنی اگر hf انرژی یک بسته ی موج باشد انرژی کل یک پرتوی نور باید ضریب صحیحی از این عدد (hf ) باشد چون این عدد انرژی یک تک بسته است و دسته پرتوی نور نمی تواند مثلا حاوی 2.3 بسته ی موج باشد!!!

گویی نور واقعا از ذراتی با انرژی ثابت ساخته شده است.

به این بسته های موج (یا همان ذرات نور) فوتون می گویند.

یک دسته پرتوی کلی نور را تصور کنید (مثل نور خورشید یا نور ستاره یا نور یک لامپ مهتابی) این پرتو ی نور حاوی تعداد بسیار زیادی از این بسته های انرژی با فرکانس های مختلف است.


تعبیر طیف در این مورد به مراتب ساده تر و زیبا تر است است:

نموداری را تصور کنید که تعداد هر فوتون را بر حسب انرژی اش به ما بدهد. یعنی بگوید در هر فرکانس خاص چه تعداد فوتون وجود دارد (البته به طور ِ صحیح تر : در هر بازه ی فرکانسی چه تعداد فوتون وجود دارد مثلا از بازه ی فرکانس ِ 5 گیگاهرتز تا 5.1 گیگا هرتز 1000 فوتون دریافت می شود). حال تعداد هر فوتون را ضرب در انرژی اش بکنید. نمودار جدید به ما می گوید که به ازای هر فرکانس خاص چه انرژیی دریافت می شود.

(تعداد فوتون های یک فرکانس خاص ضرب در انرژی یک فوتون در همان فرکانس خاص =کل ِ انرژی در آن فرکانس )


این نمودار، طیف است.

(همان تعریفی که در طیف موجی ارائه شد اما قابل ِ فهم تر)


نتیجه:

در حالت کلی طیف نموداری است که انرژی دریافتی از هر فرکانس را به ما می دهد.

مساحت سطح زیر نمودار طیف، کل انرژی دریافتی را نشان می دهد.

طیف یک لامپ فلوروسنت که به کمک یک لوح فشرده:

Spectrum-4.jpg

طیف لامپ فلورسنت که در آزمایشگاه اندازه گیری شده است:

Spectrum-5.png

منبع

فروم نجومی آوااستار[۱]