Page 9 - الكهرومغناطيسية

‫تحليل النظائر يو ّضح الشــكل ‪ 3-4‬المســافات التقريبية بين العلامات التي تتركها عينة‬ ‫‪‬‬
‫كروم متأينة (‪ ) Cr‬على الفيلم‪ .‬وعــى الرغم من أن جميع أيونات الكروم التي اصطدمت‬
‫بالفيلم لها الشــحنة نفسها؛ حيث تعتمد شــحنتها على عدد الإلكترونات التي فقدت من‬ ‫‪‬‬ ‫‪50 4.345%‬‬
‫الذرات المتعادلة التي استخدمت مصد ًرا للأيونات‪ ،‬إلا أن العلامات الأربع الحمراء تشير‬
‫إلى أن عينة الكروم تحتوي على أربعة نظائر‪ .‬ويدل عرض العلامة على توافر وجود النظير‪.‬‬ ‫‪51‬‬
‫لاحظ أن النظير ‪ 52‬هو النظير الأكثر وجو ًدا‪ ،‬وأن مجموع نســب النظائر يساوي ‪.100%‬‬ ‫‪83.789%‬‬
‫وكما تتذكر من الكيمياء فإن كتلة كل عنصر من العناصر المدرجة في الجدول الدوري تمثل‬
‫‪52‬‬
‫في الحقيقة متوسط كتل جميع النظائر المستقرة لذلك العنصر‪.‬‬ ‫‪53 9.501%‬‬

‫وتذكــر أن الأيونات تتكون عند اســتخدام إلكترونات متســارعة في تحرير إلكترونات‬ ‫‪2.365%‬‬
‫الــذرات المتعادلة‪ .‬وعند تحريــر أول إلكترون نحصــل على ذرة أحاديــة التأين (‪.)1+‬‬ ‫‪54‬‬
‫وهنــاك حاجة إلى طاقة أكبر لتحرير الإلكترون الثاني مــن الذرة للحصول على ذرة ثنائية‬
‫التأين‪ .)2+( ‬ويمكــن توفير هذه الطاقة الإضافية عن طريق مســارعة الإلكترونات إلى‬ ‫‪55‬‬
‫درجــة كبيرة بتعريضها لمجال كهربائي كبير‪ ،‬أي أن الإلكترونات المتســارعة ذات الطاقة‬
‫العاليــة يمكنها إنتاج أيونات أحادية وأيونات ثنائية‪ .‬بهذه الطريقة يعمل مشــغل مطياف‬ ‫‪‬‬

‫الكتلة على اختيار شحنة الأيون لدراستها‪.‬‬ ‫ال�شكل‪ 3-4‬ي�ستخدم مطياف الكتلة على‬
‫نط�اق وا�س�ع لتحديد ن�س�ب نظائ�ر العن�صر‪.‬‬
‫تطبيقات �أخرى لمطياف الكتلة استخدامات متعددة‪ .‬فمثل ًا يمكن استخدام مطياف الكتلة‬ ‫ويبين التمثيل �أعلاه نتائج تحليل العلامات‬
‫لفصل عينة من اليورانيوم إلى النظائر المكونة لها‪ .‬ويستخدم أحيا ًنا مطياف الكتلة لالتقاط‬
‫وتحديد أثر كميات الجزيئات في عينة ما‪ ،‬وهذا التطبيق يستخدم على نطاق واسع في علوم‬ ‫الظاهرة على الفيلم بنظائر الكروم‪.‬‬
‫البيئة والعلوم الجنائية‪ .‬ويكون الجهاز حسا ًسا ج ًّدا‪ ،‬بحيث يستطيع الباحثون فصل أيونات‬
‫ذات كتل تختلف في جزء من عشرة آلاف جزء من واحد في المائة‪ ،‬ويتمكنون أي ًضا من تحديد‬

‫وجود جزيء واحد في عينة تحتوي على عشرة مليارات جزيء‪.‬‬

‫ ‪. 12‬ن�ص��ف قط��ر الم�س��ار يتحــرك بروتــون بسرعــ ​ة‬ ‫‪ 3-1‬مراجعة‬
‫‪ 4.2×10​4​ m/s‬لحظة مروره داخل مجال مغناطيسي‬
‫ ‪ . 9‬أ�نب��وب ا أل�ش��عة المهبطية صــف كيف يعمل أنبوب‬
‫مقداره ‪ .1.20 T‬احسب نصف قطر مساره الدائري‪.‬‬ ‫أشعة المهبط على تكوين حزمة إلكترونات؟‬
‫ ‪. 13‬الكتل��ة تم تسريع حزمة ذرات أكسجين ثنائية التأين‬
‫(‪ )+2‬بتطبيــق فرق جهد مقــداره ‪ ،232 V‬وعندما‬ ‫ ‪. 10‬المج��ال المغناطي�س��ي يحســب نصــف قطر المســار‬
‫عبرت مجالاً مغناطيســ ًّيا مقداره ‪ ، 75 mT‬سلكت‬ ‫ال_د_ائ_ـ_ـر__ي لأيــون في مطيــاف الكتلــة بالعلاقــة‪:‬‬
‫مســا ًرا منحن ًيا نصف قطره ‪ .8.3 cm‬أوجد مقدار‬ ‫ ​ ‪ .r=(1/B) ​√2mV/q‬استخدم هذه العلاقة لبيان‬

‫كتلة ذرة الأكسجين‪.‬‬ ‫كيف يعمل مطياف الكتلة على فصل الأيونات ذات‬
‫ ‪. 14‬التفك�ري الناق��د بغض النظر عن طاقة الإلكترونات‬
‫المســتخدمة لإنتاج الأيونات لم يتم ّكن تومســون‬ ‫الكتل المختلفة بعضها عن بعض‪.‬‬
‫ ‪. 11‬المجال المغناطي�س��ي باستعمال مطياف الكتلة الحديث‬
‫مطل ًقــا من تحرير أكثر من إلكــرون واحد من ذرة‬ ‫يمكن تحليــل الجزيئات التي تعادل كتلتها كتلة مائة‬

‫الهيدروجين‪ .‬ما الذي استنتجه تومسون عن الشحنة‬ ‫بروتون‪ .‬إذا تم إنتاج أيونات أحادية التأين من هذه‬

‫الموجبة لذرة الهيدروجين؟‬ ‫الجزئيات باســتخدام الجهد المســارع نفسه فكيف‬

‫يجب أن يكون التغير في المجال المغناطيسي للمطياف‬

‫بحيث تصطدم الأيونات بالفيلم؟‬

‫‪82‬‬