Diffrazione e spettri atomici

La diffrazione e gli spettri atomici

Se un'onda passa attraverso una fenditura di larghezza paragonabile alla sua λ produce un'onda semicircolare dall'altra parte dell'apertura. Un fascio di particelle invece si comporta in modo differente: alcune particelle passano attraverso l'apertura continuando il loro moto lineare.
Se le onde elettromagnetiche passano attraverso due fenditure adiacenti, si osserva il fenomeno dell’interferenza e si ottiene uno spettro di diffrazione.
La luce bianca (come la luce solare) è costituita da tutti i colori dello spettro visibile. Facendo passare un fascio di luce bianca attraverso un prisma si nota che esso è in grado di separare la luce in tutti i suoi colori. I colori dello spettro che si origina dalla dispersione della luce attraverso il prisma vanno dal rosso al violetto, e costituiscono lo spettro della luce visibile.
Gli spettri possono essere di due tipi. Uno spettro è continuo (come quello emesso dalla luce visibile) se la luce rifratta è costituita di moltissime componenti di diversa lunghezza d’onda. Uno spettro si dice invece discontinuo se la sorgente che produce la luce ha solo un numero relativamente piccolo di componenti di diversa lunghezza d’onda. Questi spettri discontinui sono detti spettri atomici o a righe.
Esempi di spettri a righe sono quelli originati da una sorgente elettrica che passa attraverso un gas, oppure da una fiamma all’interno della quale è introdotto un composto ionico (la fiamma assume il colore caratteristico dello ione metallico presente).
Se si riscalda un gas mediante elettricità o fiamma si ha emissione di una radiazione. Si ottengono diversi spettri a seconda della natura del gas.
Ogni elemento produce uno spettro di emissione caratteristico, costituito da poche righe, e per questo lo spettro atomico può essere usato per identificare la specie atomica.
La sorgente di luce è solitamente una lampada contenente un elemento allo stato gassoso a bassa pressione (ad esempio l’elio). Quando una scarica elettrica passa nella lampada gli atomi dell’elemento assorbono energia, la quale viene riemessa come luce. La luce viene fatta passare attraverso una fessura e dispersa da un prisma. I componenti colorati della luce sono impressi su di una lastra fotografica. Ogni lunghezza d’onda componente compare come un’immagine della fessura, ovvero come una riga.
Il risultato opposto allo spettro atomico di emissione si ottiene con lo spettro di assorbimento atomico, ottenuto facendo passare una radiazione bianca attraverso un campione gassoso. Gli spettri di assorbimento atomico sono il negativo di quelli di emissione.