النطاق الطيفي

النطاقات الطيفية هي مناطق ضمن طيف معين ، تتميز بنطاق محدد من الأطوال الموجية أو الترددات . وتشير في أغلب الأحيان إلى النطاقات الكهرومغناطيسية ، أي مناطق الطيف الكهرومغناطيسي . ^{[ 1 ]} وبشكل أعم، قد تكون النطاقات الطيفية أيضًا وسائل في أطياف أنواع أخرى من الإشارات، مثل طيف الضوضاء .

نطاق التردد هو فاصل في مجال التردد ، محدد بتردد أدنى وتردد أعلى . على سبيل المثال، قد يشير إلى نطاق راديوي ، مثل معايير الاتصالات اللاسلكية التي وضعها الاتحاد الدولي للاتصالات . ^{[ 2 ]}

في الفيزياء، تشير النطاقات الطيفية إلى الانبعاث الكهرومغناطيسي للأنظمة متعددة الذرات، بما في ذلك المواد المكثفة والجزيئات الكبيرة، وغيرها. يتوافق كل خط طيفي مع الفرق بين مستويين من مستويات الطاقة في الذرة. في الجزيئات، قد تنقسم هذه المستويات. عندما يكون عدد الذرات كبيرًا، نحصل على سلسلة متصلة من مستويات الطاقة، تُعرف باسم النطاقات الطيفية . غالبًا ما تُسمى هذه النطاقات بنفس طريقة تسمية الخطوط أحادية الذرة.

قد تتداخل نطاقات الطاقة. وبشكل عام، يمكن تمثيل طيف الطاقة بدالة كثافة، تصف عدد مستويات الطاقة للنظام الكمومي في فترة زمنية محددة. تتميز نطاقات الطاقة بكثافة ثابتة، وعندما تتداخل هذه النطاقات، تُجمع الكثافات المتناظرة.

يُطلق مصطلح "طيف النطاق" على مجموعة من الخطوط المتقاربة والمرتبة بتسلسل منتظم، والتي تظهر على شكل نطاق. وهو عبارة عن نطاق ملون، يفصل بين جانبيه مساحات داكنة، ومرتب بتسلسل منتظم. يحتوي النطاق الواحد على خطوط ملونة حادة وعريضة، متقاربة من جانب ومتباعدة من الجانب الآخر. تتناقص شدة كل نطاق تدريجيًا من حدود معينة، وتصبح غير واضحة من الجانب الآخر. في طيف النطاق الكامل، يوجد عدد من الخطوط في النطاق الواحد.

ينتج هذا الطيف عندما تكون المادة المُصدرة في الحالة الجزيئية، ولذلك يُطلق عليه أيضًا اسم الطيف الجزيئي . ينبعث هذا الطيف من جزيء داخل أنبوب مفرغ ، ذي نواة قوسية كربونية مع ملح معدني. يتكون طيف النطاق من مزيج من خطوط طيفية مختلفة ، ناتجة عن اهتزازات جزيئية ، ودوران، وانتقالات إلكترونية .

يدرس علم الأطياف النطاقات الطيفية لأغراض علم الفلك وغيرها.

تتميز العديد من الأنظمة بالنطاق الطيفي الذي تستجيب له. على سبيل المثال:

• تُصدر الآلات الموسيقية نطاقات مختلفة من النغمات ضمن نطاق السمع .
• يمكن تقسيم الطيف الكهرومغناطيسي إلى العديد من النطاقات المختلفة مثل الضوء المرئي ، والأشعة تحت الحمراء أو فوق البنفسجية ، وموجات الراديو ، والأشعة السينية وما إلى ذلك، ويمكن تقسيم كل نطاق من هذه النطاقات بدوره إلى نطاقات أصغر.
• يجب أن تشغل إشارة الاتصالات اللاسلكية نطاقًا من الترددات يحمل معظم طاقتها، ويُسمى هذا النطاق عرض النطاق الترددي . قد يُمثل نطاق التردد قناة اتصال واحدة أو يُقسّم إلى عدة نطاقات. ويُعدّ تخصيص نطاقات الترددات اللاسلكية لاستخدامات مختلفة وظيفة رئيسية لتخصيص الطيف الراديوي .