φάσμα

Εικόνα που επιτυγχάνεται όταν από τις σύνθετες ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες (φωτεινές ακτίνες, υπέρυθρες, υπεριώδεις και ακτίνες X) διαχωρίζονται οι ακτινοβολίες διαφορετικού μήκους κύματος. Τούτο είναι δυνατόν αν εκμεταλλευτεί είτε το φαινόμενο της διασποράς, που παρατηρείται όταν οι ακτινοβολίες διέρχονται από ένα πρίσμα ή άλλο κατάλληλο διαθλαστικό μέσο, είτε το φαινόμενο της διάθλασης, που παρατηρείται όταν οι ακτινοβολίες προσπίπτουν σε ένα διαθλαστικό πλέγμα. Ο όρος φάσμα επεκτείνεται και στα μοριακά φ. που επιτυγχάνονται με τη διασπορά δέσμης μορίων με βάση μια κοινή ιδιότητα (π.χ. την ταχύτητα)· αν η ιδιότητα είναι η μάζα, τότε το φ. καλείται φ. μάζας. Η ανάλυση του λευκού φωτός σε έγχρωμες ακτινοβολίες, φαινόμενο γνωστό από καιρό, μελετήθηκε συστηματικά από τον Νεύτωνα. Στη συνέχεια, με την κατασκευή του φασματοσκοπίου και με τη βελτίωσή του, η μελέτη των φ. που δίνουν οι ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες απέκτησε συνεχώς μεγαλύτερη σπουδαιότητα και αποτελεί ήδη έναν ιδιαίτερο κλάδο της φυσικής, τη φασματοσκοπία. Τα φ., που επιττυγχάνονται με την ανάλυση των ακτινοβολιών μιας πηγής (φ. εκπομπής), διακρίνονται, ανάλογα με την όψη που παρουσιάζουν, σε συνεχή, γραμμωτά και ραβδωτά. Όταν η ακτινοβολία διασχίσει μια ύλη σε αεριώδη κατάσταση επιτυγχάνεται ένα φ. που χαρακτηρίζεται από γραμμές ή ραβδώσεις, στη θέση των συχνοτήτων της ακτινοβολίας που απορροφώνται (φ. απορρόφησης). Τα σώματα εκπέμπουν ακτινοβολίες όταν δοθεί σε αυτά θερμική ενέργεια (αύξηση θερμοκρασίας) ή και χημική, μηχανική, φωτεινή ή ηλεκτρική ενέργεια, με αποτέλεσμα να φωτοβολούν (φθορισμός, τριβοφωτοβολία, φωσφορισμός). Τα φ. εκπομπής που επιτυγχάνονται είναι διαφορετικά στις διάφορες περιπτώσεις και εξαρτώνται από την ενέργεια της χρησιμοποιούμενης ακτινοβολίας: στην περίπτωση της θερμικής ενέργειας εξαρτώνται από τη θερμοκρασία και στην περίπτωση της φωτοβολίας από το μέσο που χρησιμοποιείται για να επιτευχθεί. Στη φύση του φ. επιδρούν επίσης η μοριακή σύνδεση του σώματος και η πίεση στην οποία υποβάλλεται. Όμως, έστω και αν το φ. μιας ουσίας μεταβάλλεται όταν αλλάζουν οι πιο πάνω φυσικές συνθήκες, τα φάσματα που επιτυγχάνονται υπό ορισμένες συνθήκες έχουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά από τα οποία καθορίζονται διάφορα στοιχεία. φάσματα συνεχή. Χαρακτηρίζουν τα πυρακτωμένα στερεά σώματα και ατμούς σε ψηλή θερμοκρασία και πίεση. Στα φ. αυτά παρατηρείται μια διαδοχή ακτινοβολιών, το μήκος κύματος των οποίων μεταβάλλεται κατά συνεχή τρόπο· τεράστια σπουδαιότητα έχει αποκτήσει η μελέτη τους στις έρευνες επί των θερμικών ακτινοβολιών (μέλαν σώμα). Το φωτεινό μέρος των φ. αυτών είναι μια ζώνη στην οποία το κάθε χρώμα διαδέχεται βαθμιαία το άλλο. Στη ζώνη αυτή προστίθενται και τα δύο μη ορατά μέρη: το υπέρυθρο και το υπεριώδες. απορροφητικά φάσματα. Εάν, μεταξύ ενός πυρακτωμένου σώματος, που χαρακτηρίζεται από συνεχές φ., και του φασματοσκοπίου παρεμβληθεί μια ουσία που δίνει φ. εκπομπής με έναν ορισμένο αριθμό γραμμών, τότε στη θέση του μήκους κύματος των γραμμών θα παρατηρηθούν στο συνεχές φ. σκοτεινές γραμμές σε φωτεινό φόντο. Διαπιστώνεται επομένως ότι ένα σώμα απορροφά τις ακτινοβολίες εκείνες τις οποίες, στις ίδιες συνθήκες, είναι ικανό να εκπέμψει· η πρόταση αυτή αποτελεί τον νόμο του Κίρχοφ. Τα απορροφητικά φ. είναι από τα σπουδαιότερα μέσα ποιοτικής και κυρίως ποσοτικής χημικής ανάλυσης. Φασματογραφικές τεχνικές χρησιμοποιούνται επίσης στην αστρονομία για τον καθορισμό της ποιοτικής και ποσοτικής επιφανειακής χημικής σύστασης των ουρανίων σωμάτων. γραμμωτά φάσματα. Αποτελούνται από φωτεινές γραμμές που αντιστοιχούν σε ορισμένα μήκη κύματος (δηλαδή σε ορισμένες συχνότητες) και οι οποίες διαχωρίζονται από σκοτεινές ζώνες. Eπιτυγχάνονται από τη θέρμανση αερίων και ατμών σε υψηλές θερμοκρασίες με την καύση άχρωμων αερίων ή από την εκκένωση σε αέρια εν κενώ ή με την τοποθέτηση σωματιδίων της εξεταζόμενης ύλης στο βολταϊκό τόξο. Κάθε στοιχείο παράγει το δικό του χαρακτηριστικό γραμμωτό φ.· αρκεί ακόμα και ένα ελάχιστο ίχνος του για να παρατηρηθούν οι φωτεινές εκείνες γραμμές που το εντοπίζουν και δεν είναι κοινές σε κανένα άλλο στοιχείο. Το γεγονός αυτό δίνει τη δυνατότητα της φασματικής ανάλυσης των συστατικών: από την ανάλυση του φάσματος της σύνθεσης εντοπίζονται οι γραμμές που ανήκουν στα φ. των διαφόρων στοιχείων. Με τη μελέτη των φ., που δίνουν τα διάφορα στοιχεία, βρέθηκαν οι τύποι υπολογισμού του μήκους κύματος ή των συχνοτήτων των γραμμών που τα στοιχεία αυτά εκπέμπουν. Ο πρώτος τύπος, που ανήκει στον Μπάλμερ, δίνει το μήκος κύματος των 5 γραμμών του ορατού φ. και των 24 του υπεριώδους στο φ. του υδρογόνου, όταν το Κ αντικατασταθεί με τους ακέραιους αριθμούς από το 3 έως το 31. Άλλοι τύποι δίνουν τις συχνότητες των γραμμών του υδρογόνου και τις σειρές γραμμών στα φ. των αλκαλικών και άλλων μετάλλων. Η μελέτη των φ. εκπομπής των αερίων οδήγησε στην ανακάλυψη των μαγνητοοπτικών φαινομένων Σταρκ-Λο Σούρντο και Ζέεμαν. Η πρώτη ερμηνεία του φαινομένου δόθηκε με την παραδοχή της θεωρίας των κβάντα του Πλανκ και της θεωρίας της σύστασης του ατόμου του Μπορ, σύμφωνα με την οποία η διέγερση του ατόμου που γίνεται πριν από την εκπομπή μιας φασματικής γραμμής συνίσταται στη μετατόπιση ενός ηλεκτρονίου από την κανονική του τροχιά σε μια άλλη, ανώτερης ενεργειακής στάθμης. Η εκπομπή της γραμμής συμβαίνει όταν το ηλεκτρόνιο μεταπηδά από μια εξωτερική τροχιά σε μια εσωτερική μικρότερης ενέργειας. Στην πραγματικότητα, οι φασματικές γραμμές είναι λεπτότατες, σε μεγάλο αριθμό και πολύ κοντά μεταξύ τους· το φαινόμενο αυτό, ιδιαίτερα εμφανές στις γραμμές του φ. του υδρογόνου, είναι δυνατόν να παρατηρηθεί μόνο με φασματοσκοπία υψηλής διαχωριστικής ισχύος και καλείται λεπτή δομή των φ. Η θεωρητική ερμηνεία της λεπτής δομής παρουσίασε σημαντικές δυσκολίες και έγινε μόνο μετά την παρουσίαση ενός ατομικού προτύπου που ήταν κατά πολύ συνθετότερο από το αρχικό του Μπορ. Η πλήρης ερμηνεία όλων αυτών των φαινομένων δόθηκε αργότερα από την κβαντική μηχανική. ηλιακό φάσμα. Το ηλιακό φ. που προκύπτει από ένα κοινό πρίσμα φαίνεται συνεχές, αλλά με ένα φασματοσκόπιο παρατηρούνται πολλές γραμμές απορρόφησης στις τρεις περιοχές του φ., οι οποίες οφείλονται στους ατμούς που περιβάλλουν την πυρακτωμένη μάζα του Ήλιου (γραμμές Φραουνχόφερ, από το όνομα του πρώτου που τις ανακάλυψε). Από τη μελέτη των γραμμών αυτών είναι δυνατόν να καθοριστούν τα στοιχεία που υπάρχουν στην ηλιακή ατμόσφαιρα. φάσματα ακτινών X. Οι ακτινοβολίες αυτές τοποθετούνται μετά το υπεριώδες και έχουν πολύ μικρά μήκη κύματος, υψηλότατες δηλαδή συχνότητες. Με τη χρήση ακτινών X που εκπέμπονται από αντικαθόδους διαφόρων υλικών και με κατάλληλες μεθόδους (Μπραγκ, Μόσλεϊ), είναι δυνατόν να επιτευχθούν φ. υψηλής συχνότητας των χημικών στοιχείων. Από τη μελέτη των φ. αυτών ο Μόσλεϊ διαπίστωσε ότι το φ. υψηλής συχνότητας ενός στοιχείου εξαρτάται από τον ατομικό του αριθμό και συγκεκριμένα ότι οι τετραγωνικές ρίζες των συχνοτήτων των ακτινοβολιών είναι γραμμικές συναρτήσεις των ατομικών αριθμών των στοιχείων. Τα χρησιμοποιούμενα μήκη κύματος είναι εκείνα που περιλαμβάνονται μεταξύ 0,1 και 100 °Α και εκπέμπονται από έναν σωλήνα ακτίνων X με αντικάθοδο βολφραμίου. Τα φ. ακτινών X χαρακτηρίζουν το εσωτερικό μέρος της ηλεκτρονικής ατμόσφαιρας του ατόμου και καθορίζονται από την τροχιακή διαπήδηση ενός ή περισσότερων ηλεκτρονίων. Τα φ. ακτινών X υπάρχει περίπτωση να είναι και αυτά τόσο φ. εκπομπής όσο και απορρόφησης, ανάλογα με το αν η εξεταζόμενη ύλη περιέχεται στην αντικάθοδο ή τοποθετείται μεταξύ της αντικαθόδου και του οργάνου εμφάνισης, που είναι δυνατόν να είναι φωτογραφική πλάκα, μετρητής Γκάιγκερ-Μίλερ ή αριθμητικός μετρητής φασματικών σπινθηρισμών. ραβδωτά φάσματα. Χαρακτηρίζουν τη μοριακή κατάσταση και καθορίζονται από την περιστροφική κίνηση των μορίων και από τις δονήσεις των ατόμων. Τα φ. περιστροφής ιδιαίτερα οφείλονται στις μεταβολές της ενέργειας περιστροφής και αποτελούνται από γραμμές που ισαπέχουν κατά τη συχνότητα. Eπιτυγχάνονται κατά απορρόφηση στην περιοχή του υπέρυθρου, με μήκη κύματος 100 μικρών και πάνω. Στην πράξη συνοδεύονται πάντοτε με φ. δόνησης, που οφείλονται στις δονητικές διαπηδήσεις των ατόμων. Τα ραβδωτά φ. δίνονται μόνο από μόρια με διπολική ροπή, που οφείλεται στην παρουσία διαφορετικών ατόμων· τα φ. αυτά αποτελούνται από ραβδώσεις που συνοδεύονται από ομάδες πολύ πυκνών γραμμών. φάσματα Ράμαν. Ανακαλύφτηκαν από τον Ράμαν το 1928 και επιτυγχάνονται με μονοχρωματικό φως λαμπτήρα υδραργύρου (4358 °Α) και με τη φασματογράφηση της ακτινοβολίας που διαχέεται πλευρικά από την εξεταζόμενη ύλη. Δίπλα στις αρχικές γραμμές του φ. παρατηρούνται έτσι πολύ ασθενέστερες γραμμές, με ενεργειακές διαφορές που αντιστοιχούν στα κβάντα δόνησης των μορίων. Οι γραμμές αυτές, ανεξάρτητες από τη συχνότητα της αρχικής ακτινοβολίας, αποτελούν το φ. Ράμαν και διαιρούνται σε γραμμές Στοκς, με χαμηλότερη συχνότητα, και γραμμές αντι-Στοκς, με υψηλότερη συχνότητα. Τα φ. Ράμαν είναι συμπληρωματικά των ραβδωτών φ. που επιτυγχάνονται στην υπέρυθρη περιοχή, δηλαδή τα φ. Ράμαν περιέχουν τις γραμμές που λείπουν από τα ραβδωτά φ. Σε αυτά, το προσπίπτον κβάντο απορροφάται πάντοτε εντελώς. Πάνω, ηλιακό φάσμα απορρόφησης, σχεδιασμένο και χρωματισμένο από τον Γιόζεφ Φράουνχοφερ με βάση τις έρευνές του. Κάτω τα φάσματα εκπομπής του νάτριου (Να), του κάλιου (Κ) και του υδράργυρου (Hg). Σε κάθε στοιχείο φαίνονται οι χαρακτηριστικές γραμμές, που επιτρέπουν τη φασματοσκοπική του αναγνώριση.

* * *

το, ΝΜΑ, και φάζμα Α

1. καθετί που φαίνεται, όραμα, φαινόμενο

2. φάντασμα, οπτασία

3. ομοίωμα, εικόνα

4. τερατώδες φαινόμενο, θαύμα

νεοελλ.

1. φυσ. α) το σύνολο τών μονοχρωματικών ακτινοβολιών που προκύπτουν από την ανάλυση τού φωτός ή, γενικότερα, μιας σύνθετης ακτινοβολίας

β) σύνολο τών υπό συγκεκριμένες συνθήκες εκπεμπόμενων, απορροφούμενων ή διαχεόμενων από ένα άτομο ή από μια ουσία ακτινοβολιών

2. (ηλεκτρον.) η γραφική παράσταση ενός σήματος, συναρτήσει τής συχνότητας, διά τού εύρους και τής φάσης τών διαφόρων ημιτονοειδών συνιστωσών του

3. ζωολ. καθένα από τα μέλη τής τάξης φυτοφάγων εντόμων φάσματα, που εμφανίζουν χαρακτηριστική ομοιοτυπία, δηλαδή προστατευτική ομοιότητα με το περιβάλλον, καθώς μοιάζουν με μικρά κλαδιά ή φύλλα δένδρων

4. μτφ. α) επαπειλούμενο δεινό, κίνδυνος, απειλή (α. «το φάσμα τής πείνας» β. «το φάσμα τού πολέμου»)

β) διαδοχή, σειρά, κλίμακα («στην εκδήλωση συμμετείχαν δυνάμεις ενός ευρύτατου πολιτικού φάσματος»)

5. στον πληθ. τα φάσματα

α) ζωολ. τάξη φυτοφάγων εντόμων, με περισσότερα από 2.000 είδη, που εμφανίζουν χαρακτηριστική ομοιοτυπία, δηλαδή προστατευτική ομοιότητα με το περιβάλλον, μοιάζοντας με κλαδιά ή με φύλλα φυτών

β) ιατρ. ερυθρά αιμοσφαίρια από τα οποία, μετά την απώλεια τής αιμοσφαιρίνης τους, έχει απομείνει μόνον η κυτταρική μεμβράνη

6. φρ. α) «ακουστικό φάσμα»

φυσ. η γραφική παράσταση τού εύρους και, κάποτε, τής φάσης τών συνιστωσών ενός σύνθετου ήχου συναρτήσει τής συχνότητας

β) «φάσμα ζώνης»

φυσ. γραφική παράσταση φάσματος στην οποία είναι απαραίτητη η αναφορά τού πλάτους ζώνης που χρησιμοποιήθηκε για την αναπαράσταση

γ) «συνεχές φάσμα»

φυσ. φάσμα τού οποίου οι συνιστώσες κατανέμονται κατά συνεχή τρόπο

δ) «φάσμα γραμμών»

φυσ. φάσμα που περιλαμβάνει μόνον διάκριτες συνιστώσες

ε) «φάσμα μάζας»

φυσ. η κατανομή, συναρτήσει τής μάζας τους, τών παραγόμενων από μια ουσία ιόντων

στ) «ηλεκτρικό φάσμα»

φυσ. το σχέδιο τών δυναμικών γραμμών τού πεδίου που σχηματίζεται με επίπαση αγώγιμης ουσίας σε μη αγώγιμη επιφάνεια η οποία είναι τοποθετημένη μέσα σε ηλεκτρικό πεδίο, ζ) «νετρονικό φάσμα ενός πληθυσμού νετρονίων» ή «φάσμα νετρονίων» ή «φάσμα σχάσεως»

φυσ. η κατανομή νετρονίων συναρτήσει τής ενέργειάς τους

η) «μαγνητικό φάσμα»

φυσ. το σχέδιο τών δυναμικών γραμμών μαγνητικού πεδίου που σχηματίζεται με την επίπαση ρινισμάτων σιδήρου σε μία μαγνητική επιφάνεια που είναι τοποθετημένη μέσα στο πεδίο ενός μαγνήτη ή ενός ηλεκτρικού κυκλώματος

θ) «φάσμα συχνοτήτων»

φυσ. η γραφική παράσταση, συναρτήσει τής συχνότητας, τού εύρους και, ενδεχομένως, τής φάσης τών ημιτονοειδών συνιστωσών ενός μεταβλητού, συναρτήσει τού χρόνου, φυσικού μεγέθους

ι) «φάσμα ισχύων»

φυσ. η κατανομή, συναρτήσει τής συχνότητας, τών ισχύων τών φασματικών συνιστωσών ενός μεταβλητού, συναρτήσει τού χρόνου, φυσικού μεγέθους

αρχ.

1. όνειρο («εἰ μὴ τόδε φάσμα νυκτὸς εὖ κατασχήσει», Σοφ.)

2. οιωνός, σύμβολο («ὦ Ζεῡ, δέδορκα φάσμ' ἄνευ Θεοῡ μὲν οὐ πεπτωκός», Σοφ.)

3. παράδοξο ουράνιο φαινόμενο.

[ΕΤΥΜΟΛ. < θ. φᾰ- τού ρ. φαίνω* + κατάλ. -σ-μα (το -σ- τής κατάλ. κατ' επίδραση τών ρηματ. τ. με -σ-, πρβλ. μέσ. παρακμ. πέ-φασ-μαι), πρβλ. ὕφα-σ-μα, χά-σ-μα].