🔬 دليل تحليل البيانات البصرية (UV-Vis)
أداة تفاعلية متقدمة لتحليل طاقة الفجوة والثوابت البصرية باستخدام Python
⚙️ أولاً: دليل التشغيل (Operation Guide)
- تجهيز البيانات: قم بتجهيز ملفين منفصلين بصيغة
.csvأو.txt: الأول للامتصاصية (Absorbance – A) والثاني للانعكاسية (Reflectance – R) مقابل الطول الموجي. - تشغيل البيئة: افتح رابط Colab أعلاه واضغط على زر التشغيل (Play) بجانب خلية الكود، أو اضغط
Shift + Enter. - رفع الملفات: سيطلب منك البرنامج رفع ملف الامتصاصية أولاً، ثم سيطلب ملف الانعكاسية. سيقوم البرنامج بدمجهما ومطابقة الأطوال الموجية تلقائياً.
- التحديد التفاعلي (ROI): سيظهر لك شريطان تمرير (Sliders):
- الشريط الأول (Tauc ROI): حركه لتظليل منطقة الانحدار الشديد (حافة الامتصاص) لحساب طاقة الفجوة بدقة.
- الشريط الثاني (Urbach ROI): حركه لتظليل منطقة ذيل الامتصاص (المنحنى السفلي) لحساب طاقة أورباخ.
- استخراج التقرير: بعد ضبط المؤشرات بدقة، اضغط على زر “📄 تحميل تقرير PDF” لاستخراج وثيقة علمية جاهزة للطباعة أو النشر تحتوي على الرسوم البيانية والنتائج النهائية.
📐 ثانياً: القوانين الفيزيائية المستخدمة (Physical Equations)
1. طاقة الفوتون (Photon Energy): تحويل الطول الموجي إلى إلكترون فولت.
E = 1240 / λ
2. معامل الامتصاص (Absorption Coefficient – α): يحسب مباشرة من الامتصاصية (A) وسمك الغشاء (t).
α = (2.303 × A) / t
3. علاقة تاوك (Tauc Relation): لحساب طاقة الفجوة البصرية (Eg). (n=2 للانتقال المباشر).
(α hν)n = B (hν – Eg)
4. طاقة أورباخ (Urbach Energy – Eu): لحساب عشوائية وضعف التبلور في المادة.
ln(α) = (hν / Eu) + constant
5. الثوابت البصرية (Optical Constants – n, k): معامل الانكسار (n) ومعامل الخمود (k) باستخدام الانعكاسية (R).
k = (α λ) / (4π)
n = (1 + √R) / (1 – √R)
n = (1 + √R) / (1 – √R)
6. دالة العزل الكهربائي (Dielectric Function – ε): الجزء الحقيقي والتخيلي.
ε1 = n2 – k2
ε2 = 2nk
ε2 = 2nk
📊 ثالثاً: النتائج المستخرجة (Expected Results)
بمجرد معالجة البيانات، سيقوم البرنامج بتوليد الرسوم البيانية والنتائج التالية:
⚡
طاقة الفجوة (Band Gap)
قيمة Eg بـ (eV) مع رسم Tauc Plot والملاءمة الخطية لتحديد نوع الانتقال الإلكتروني.
🌌
طاقة أورباخ (Urbach Tail)
قيمة Eu بـ (meV) لتقييم مدى العيوب والاضطراب (Disorder) في التركيب البلوري.
🌈
المعاملات البصرية
رسم بياني يوضح تغير معامل الانكسار (n) ومعامل الخمود (k) مع تغير الطول الموجي.
🔋
دالة العزل والتوصيلية
استجابة المادة للمجال الكهرومغناطيسي (الجزء الحقيقي والتخيلي للعزل والتوصيلية البصرية).
📄
تقرير PDF احترافي
دمج كافة الرسوم البيانية وجدول النتائج ومعاملات دقة الملاءمة (R²) في وثيقة واحدة جاهزة للإرفاق في الأبحاث العلمية.
