ספקטרום פליטה, הינו האור המוחזר מחומר לאחר פגיעה של אור לבן. לכל חומר מאפיינים כימיים שלו, על כן הוא בולע חלק שונה מהאור ופולט חלק שונה מחומר אחר. צבעי האור הנבלע והנפלט נקבעים לפי סידור האלקטרונים, הפוטונים - חלקיקי האור, הפוגעים בחומר גורמים לעירור האלקטרונים ובליעה של האור. האלקטרונים לא נשארים מעוררים לאורך זמן, וכשהם חוזרים למצב הרגיל הם פולטים חלק מהאור (ספקטרום פליטה). ספקטרום הבליעה זה האור שלא נפלט. למעשה אם נאחד את ספקטרום הבליעה עם ספקטרום הפליטה נקבל את כל צבעי הקשת. הסרטון שלפנינו מסביר מהו ספקטרום בליעה, מהו ספקטרום פליטה ומה משמעות הקווים הספקטראליים.

סרטון זה תורגם בידי צוות אתר דוידסון אונליין
הסרטון הופק בידי cassiopeia project

 

מאת: ארז גרטי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.

13 תגובות

  • אני

    פליעה ופליטה

    אני עדיין לא יודעת מה פציטה ומה היא פליעה ??!

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןארז גרטי

    תשובה

    בקיצור, פליטה – פליטה של אור / פוטון (חלקיק היסוד של האור) על ידי חומר.
    בליעה – כאשר פוטון מגיב עם חומר ומוסר לו את האנרגיה שלו, ובכך למעשה 'נבלע' בתוך החומר.
    מקווה שעזרתי
    ארז

  • עידיי

    בליעת אור

    1. האם אנרגיית אור או תדר גל הנבלע ע"י חומר גורמת בהכרח לעירור האלקטרונים (כלומר לעלייה לרמת אנרגיה גבוהה יותר)?
    2. כיצד גורמת בליעת האור לעלייה בטמפרטורה של החומר?

  • עידו קמינסקי

    בליעת אור ושיווי משקל תרמי

    אור הנספג בחומר מעביר את כל האנרגיה שלו לחומר (בניגוד לאור המוחזר מחומר אשר מעביר רק חלק מהאנרגיה שלו או כלל לא). בנוסף לכל פוטון של האור יש גם תנע סופי לכן אם הוא נספג בחומר הוא מעביר לו גם תנע. לכן בליעת אור על ידי החומר תגרום לאלקטרונים לעלות למצב מעורר יותר ובנוסף גם תגרום להם, ויחד עמם לאטומים של החומר לנוע.

    על מנת להבין כיצד הדבר גורם לעליה בטמפרטורה יש להבין את המשמעות של טמפרטורה ושיווי משקל תרמו-דינמי. כאשר חומר נמצא בשיווי משקל הוא אינו נמצא כל העת במצב האנרגטי הנמוך ביותר שלו, ישנה הסתברות למצוא אותו במצב מעורר דווקא., אחד הפרטמרטים בהסתברות זו היא הטמפרטורה, ככל שהטמפרטורה גבוה יותר יש סיכוי רב יותר למצוא אותו במצב מעורר.

    כאשר אור נספג בחומר הוא מעורר אלקטרונים למצב חדש (בין אם מצב של אלקטרונים בודדים לדוגמה בגז, או תנועה קולקטיבית של אלקטרונים לדוגמה במוצק), מרגע זה מתחיל תהליך של חזרה לשיווי משקל, אטומים בגז מתנגשים, אלקטרונים במוצק יכולים לפלוט פונונים ולהעביר אנרגיה לגביש עצמו וכו' וכו'. בסוף התהליך האנרגיה שנמסרה על ידי האור במקום נקודתי מתפשטת למעשה בכל החומר

    לכן בסוף התהליך החומר חוזר לשיווי משקל אולם יש לו כעת יותר אנרגיה, מאחר והוא ספג אותה מהאור. לכן הסיכוי למצוא את החומר במצב מעורר גדול יותר, והטמפרטורה של החומר עולה

  • עידיי

    בהמשך לתשובה המעניינת מאוד

    אם הבנתי נכון- פוטון מקנה לאלקטרון אנרגיית עירור ואנרגיה קינטית הנובעת מהתנע שלו. אם כך:
    1.האם פוטון שתדירות הרזוננס שלו שונה מזו של האלקטרון מקנה לאלקטרון אנרגיה קינטית בלבד? והאם זה מה שקורה למעשה בשבירת אור?2. בבלעה-האם האנרגיה הנפלטת בעת חזרת האלקטרון המעורר לרמת האנרגיה הנמוכה יותר, נפלטת למעשה לתוך החומר ומעוררת אטומים אחרים, ולכן התדר הנבלע לא נפלט חזרה?
    תודה רבה!

  • עידו קמינסקי

    המשך לתשובה

    אני אנסה לענות על כל אחת מהשאלות שלך בנפרד

    1. בפיזור אור ניתן לחשוב על תופעה כללית בה הפוטונים אכן נבלעים על ידי החומר כלומר נספגים על ידי אלקטרון ומעלים אותו לרמת אנרגיה מעוררת, ואז האלקטרון צונח בחזרה לרמת היסוד ופולט פוטון לכיוון אקראי, לכן האור מפוזר לכיוון אקראי. בשבירה של אור, ניתן לחשוב שהפוטון פוגע באלקטרון בחומר בין אם זה האלקטרונים או היונים שלו ורק משנה את התנע שלו עקב ההתנגשות בלי לאבד אנרגיה. לרוב במצב כזה אנחנו חושבים על החומר כבעל מאסה אינסופית ואין שום איבוד אנרגיה של הפוטון בקירוב טוב

    2. בבליעה מושלמת זהו אכן המצב. אלקטרונים אשר מועררים למצב אנרגטי גבוה יותר, חוזרים למצב היסוד או לפחות חוזרים לשיווי משקל תרמו דינמי על ידי תהליכים שונים המאפשרים להם להיפטר מהאנרגיה העודפת. זה יכול להיות התנגשויות בין אטומים בגז, או פליטה של פונונים (גלי קול למעשה, או תנודות של השריג).

    3. יתכנו גם מצבים מורכבים יותר של התנהגות החומר. לדוגמה קיימים גבישים אשר יכולים לוופג פוטונים בתדר מסוים ולפלוט על כל פוטון שהם סופגים מספר פוטונים גדול יותר אבל בצבע/תדר אחר , לדוגמה שני פוטונים במחצית מהתדר. במצב כזה החומר לא סופג אנרגיה בכלל, הוא פשוט מעביר אנרגיה מאור בתדר אחד לאור בתדר אחר.

  • לינור

    צבע

    שלום,
    כשאתה אומר שחומר בולע או מחזיר אור, האם ניתן לקשר זאת לצבעים שאנו רואים?
    אם לקשר את ההסבר שלך לגבי בליעה מושלמת- האם זו הסיבה שחומר בצבע שחור יהיה יותר חם מחומר בצבע לבן?
    ובכלל, לגבי חומרים שאינם פולטים אור בתחום הנראה אלא רק מחזירים אותו, מה האינטראקציה בין האור לחומר שגורמת לנו לראות אותם בצבעים השונים?

    יש לציין שאני מאוד נהנית מהאתר שלכם! ומאז שגיליתי אותו אין יום שאני לא לומדת דברים חדשים

    תודה מראש!

  • עידו קמינסקי

    בליעה, פליטה וצבע

    א) כן. כאשר אנו רואים חפץ כלשהו הסיבה לכך הינה שאור פגע בחפץ זה והוחזר ממנו אל עינינו. לרוב אנו חושבים על מצב בו האור הפוגע בחפץ הוא אור לבן, כלומר מכיל את כל הצבעים. אם החומר בולע צבעים מסוימים הם לא יוחזרו אל עינינו ממנו. רק צבעים שהחומר מחזיר יקלטו בעינינו. לכן אם חפץ נראה למשל ירוק, המשמעות של כך היא שאם חומר הינו בצבע אדום לדוגמה, אזי הוא בולע אור בצבעים אחרים ומחזיר אור בצבע אדום.

    ב) נכון, חומר שחור בולע בצורה טובה אור בכל הצבעים ולכן הוא סופג יותר אנרגיה מהאור ומתחמם יותר. חומר לבן לעומת זאת מחזיר את כל הצבעים ולכן הוא מתחמם פחות

    אנחנו כמובן שמחים שאת וכל קוראי האתר נהנים ולומדים מהאתר ומקווים שתמשיכו לעשות כך

  • לינור

    צבע

    תודה רבה על התשובה, אך עדיין לא הבנתי ממנה מה האינטראקציה בין האור לחומר שגורמת לנו לראות חומרים שאינם פולטים אור נראה, איך מתבטאת בחומר עצמו הבליעה? האם גם כאן מדובר בעירור??

    תודה רבה!

  • עידו קמינסקי

    צבע, בליעה והחזרה

    על מנת לראות חומר, על אור להגיע מחומר זה אל עינינו. לכן כאשר חומר מסוים אינו פולט אור נראה, הדרך היחידה שבה נוכל לראות אותו תיהיה אם אור ממקור אחר (שמש, מנורה, פנס, לייזר, וכו') יפגע בו, ויוחזר מהחומר אל עינינו.

    כאשר אור פוגע בחומר הוא או מוחזר ממנו או נבלע על ידו. אם אור נבלע על ידי החומר, המשמעות היא שהאנרגיה שכל פוטון ופוטון נסע עימו חיבת לעבור אל החומר, לכן חיבת להיות דרגת חופש כלשהי בחומר אשר מסוגלת לקבל את האנרגיה הזו. ואכן מדובר בעירור, האור פוגע בחומר ומעלה משהו בחומר מרמת היסוד שלו, לרמה מעוררת, בעלת אנרגיה טובה יותר. לרוב מדובר בהשפעה של האור על האלקטרונים בחומר. זו יכולה להיות תופעה שנובעת מהתנהגות של אלקטרון בודד בחומר, לדוגמה שפוטון יפגע באלקטרון ויעלה את האנרגיה שלו בלבד. או תופעה של כלל האלקטרונים, איזשהי תנועה קולקטיבית של אלקטרונים רבים שתספוג את האנרגיה מהאור.

    בכל מקרה המשמשעות של בליעה הינה שאנרגיה עוברת מהאור, למצב פנימי של החומר, ומעוררת את המצב הזה. לאחר מכן כאשר החומר חוזר למצב היסוד שלו האנרגיה הזו נפלטת בתוך החומר בצורות שונות הגורמות לחימום של החומר ולכן חומר אשר בולע אור רב, מתחמם.

    מקווה שהתשובה הזו מבהירה את הנושא

  • ניצן

    ירידה לרמות אנרגיה נמוכות

    למעשה ההבדל בין חומרים פולטי אור (מנורות, להבה, זיקוקים וכו') לחפצים היא שבחפצים טווח קרניים מסוים נבלע ומערר אלקטרונים ושהם חוזרים לרמות הנמוכות הם משחררים את האנרגיה לא בצורה של פליטת פוטונים לעומת עירור שמתרחש בחמצון/חיזור לדוגמא שבחזרה של האלקטרונים הם פולטים פוטונים/אור ?
    ובלי קשרמה התכונות של חומר שהינו שקוף לעומת לבן לדוגמא? (מבחינת homo וlumo לדוגמא.)
    המון תודה!

  • מומחה מצוות מכון דוידסוןאבי סאייג

    לא

    לא. שם התהליך דומה, אבל בכל זאת יש שוני: בחפצים פולטי אור (מנורות, להבות זיקוקים) - מספקים אנרגיה לחומר (כמו אנרגייה חשמלית, כימית, חום וכו') האנרגיה הזו גורמת לחלק מהאלקטרונים שבחומר לעלות לרמות גבוהות יותר מהרגיל. כעבור זמן קצר האלקטרונים חוזרים ('נופלים') חזרה לרמות הפנימיות היציבות שלהם, ופולטים את עודף האנרגיה בצורה של אור, וככה החפצים ממש פולטים אור החוצה, בלי צורך שיקרינו עליהם.

    לגבי חומרים שקופים או לבנים. בדרך כלל אם תכתוש חומר שקוף לגרגירים קטנים קטנים – הוא יראה לך לבן פתאום. בגלל תופעה של החזרה גמורה. כל גרגיר מחזיר אור מפאה מסויימת, ובסך הכל כל האור מוחזר ונראה לבן. גרגיר סוכר בודד הוא שקוף, הרבה גרגירי סוכר נראים לבנים. זכוכית שקופה, תשבור אותה לאבקה, ותקבל אבקה לבנה.

    בברכה
    ד"ר אבי סאייג
    מכון דוידסון לחינוך מדעי
    מכון ויצמן למדע

  • אילן

    ספקטרום פליטה

    האם אפשר לקבל הסבר מדוע בספקטרום פליטה הרקע שחור? הבנתי שהפוטון שמתשחקק הוא הפסים הצבעוניים הבודדים