تشرح هذه المقالة ما هو مقياس الطيف الضوئي، وما هي خصائصه وفيم يستخدم. بالإضافة إلى ذلك، ستتعرف على أجزاء مقياس الطيف الضوئي، والأنواع المختلفة من مقاييس الطيف الضوئي الموجودة، وكيفية عمل هذا النوع من أدوات القياس.
ما هو مقياس الطيف الضوئي؟
مقياس الطيف الضوئي هو أداة تستخدم لقياس شدة الضوء الممتص. تُستخدم مقاييس الطيف الضوئي لتحديد شدة الضوء الذي تمتصه المادة.
تستخدم مقاييس الطيف الضوئي مفاهيم القياس الطيفي لإجراء القياسات.
يمكن أيضًا استخدام مقياس الطيف الضوئي لتقييم لون الجسم. إن تطبيقات مقياس الطيف الضوئي لا حصر لها تقريبًا، وسوف نتناول المزيد من التفاصيل أدناه.
وبالمثل، باستخدام مقياس الطيف الضوئي، يمكنك قياس أي نوع من الأشياء عمليًا: السوائل، والبلاستيك، والأقمشة، والمعادن، والورق… على الرغم من أنه يتم تحليل الحلول بشكل عام.
مقياس الطيف الضوئي هو اتحاد أداتين مختلفتين: مقياس الطيف الضوئي ومقياس الضوء. من ناحية، فإن مقياس الطيف هو الجهاز الذي ينتج الضوء بالطول الموجي المطلوب، ومن ناحية أخرى، يكون مقياس الضوء مسؤولاً عن قياس شدة الضوء الذي تمتصه العينة.
أجزاء من مقياس الطيف الضوئي
مكونات جهاز المطياف الضوئي هي:
- مصدر الضوء : مصدر ضوء ثابت ينير العينة. سيقوم مقياس الطيف الضوئي بعد ذلك بتقييم الضوء الذي تمتصه العينة.
- جهاز أحادي اللون : يستخدم للحصول على ضوء أحادي اللون. وظيفة اللون الأحادي هي عزل الإشعاع ذو الطول الموجي المطلوب الذي يسقط أو ينعكس. بمعنى آخر، يفصل جهاز اللون الأحادي شعاع الضوء بأطوال موجية ويوجه الطول الموجي المطلوب.
- حجرة العينة : هذا هو المكان الذي يجب أن توضع فيه العينة المراد تحليلها. ولذلك فهو المكان الذي تحدث فيه جميع التفاعلات بين المادة والضوء.
- الكاشف : هذا هو الجزء الذي يلتقط الإشعاع الكهرومغناطيسي من العينة لتحليله.
- أجهزة الكشف الضوئي : يتم تضمين هذا المكون بشكل عام فقط في أجهزة قياس الضوء الحديثة. لديهم أجهزة كشف ضوئية لإدراك الضوء بشكل أفضل وتقليل وقت القياس.
أنواع أجهزة قياس الطيف الضوئي
بعد أن رأينا تعريف مقياس الطيف الضوئي وما هي أجزاء هذا الجهاز المختبري، نعرض أدناه الأنواع المختلفة لمقاييس الطيف الضوئي:
- مقياس الطيف الضوئي أحادي الشعاع – في هذا النوع من مقياس الطيف الضوئي، يمر الضوء مباشرة من العينة إلى الكاشف. وتتمثل ميزة هذه المقاييس الطيفية في أنها بسيطة جدًا وغير مكلفة.
- مقياس الطيف الضوئي المنفصل – ينقسم الضوء المنبعث إلى مسارين. وبصرف النظر عن ذلك، فإنه يمر عبر جهاز أحادي اللون، ثم من خلال العينة وأخيرًا من خلال الكاشف. ويذهب الجزء الآخر مباشرة إلى الكاشف ويستخدم لتصحيح اختلافات الضوء.
- مقياس الطيف الضوئي المزدوج : على عكس الفئة السابقة من مقياس الطيف الضوئي، في هذه الحالة لا ينقسم الضوء إلى قسمين، بل ينبعث شعاعان من الضوء. كل شعاع ضوئي لديه كاشف خاص به. ينبعث شعاع ضوئي واحد نحو العينة والآخر نحو المرجع.
- مقياس طيف الامتصاص الذري : عند تشغيل هذا النوع من أجهزة قياس الطيف الضوئي، تؤخذ في الاعتبار الأطوال الموجية لطيف الإشعاع الكهرومغناطيسي. كثيرا ما يستخدم لتحليل لون الدهانات.
- مقياس طيف الامتصاص الجزيئي (أو مقياس الطيف الضوئي المرئي فوق البنفسجي) – يقيس الضوء الذي يمر عبر وسط العينة ويقارنه بالكثافة التي كانت عليه قبل المرور عبر العينة.
كيف يعمل مقياس الطيف الضوئي
لتشغيل مقياس الطيف الضوئي، يجب تنفيذ الخطوات التالية:
- معايرة جهاز المطياف الضوئي. عادةً ما توفر الشركة المصنعة عينة يمكن من خلالها معايرة مقياس الطيف الضوئي. اعتمادًا على خصائص مقياس الطيف الضوئي، قد تتم معايرته من وقت لآخر، على الرغم من أنه يوصى بمعايرته قبل كل قياس للتأكد من صحة القياس.
- تنظيف العينة المراد دراستها. لمنع الأوساخ من التدخل في القياس، يجب تنظيف العينة قبل التحليل.
- إدخال العينة في جهاز المطياف الضوئي. أي، ضع العينة داخل مقياس الطيف الضوئي وأغلق الغطاء.
- سيقوم مقياس الطيف الضوئي بتحليل العينة. نمنح مقياس الطيف الضوئي بعض الوقت لتحليل العينة، ثم سيوفر القيمة المقاسة.
والفيديو التالي يشرح جميع خطوات تشغيل جهاز المطياف الضوئي:
استخدامات جهاز المطياف الضوئي
في هذا القسم الأخير سنرى ما هي تطبيقات مقياس الطيف الضوئي، حيث يمكن استخدامه للعديد من الأغراض المختلفة.
مقياس الطيف الضوئي هو جهاز يستخدم على نطاق واسع في الكيمياء لتحليل خصائص المادة. على سبيل المثال، يمكن استخدامه لمقارنة الخصائص الضوئية لحلين مختلفين. وبالمثل، يتم استخدام مقياس الطيف الضوئي لتحليل التفاعل الكيميائي.
يعد استخدام مقياس الطيف الضوئي شائعًا جدًا أيضًا في المختبرات. على سبيل المثال، في مختبرات علم الأحياء الدقيقة، يتم استخدام مقياس الطيف الضوئي لتحليل الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في العينة. ومع ذلك، في المختبر الطبي، يمكن استخدام مقياس الطيف الضوئي لفحص عينة الدم.
تُستخدم أجهزة قياس الطيف الضوئي أيضًا لتحليل ألوان المادة. على سبيل المثال، يمكن استخدام مقياس الطيف الضوئي لتقييم طلاء السيارة لتحديد ما إذا كان اللون مطابقًا للون الأصلي أو إذا كان قد تعرض للتلف وأعيد طلاؤه بلون مماثل.