Concetti Chiave
- La diffrazione delle onde avviene quando un'onda passa attraverso una fenditura, generando un'onda semicircolare, mentre le particelle continuano il loro moto lineare.
- La dispersione della luce bianca attraverso un prisma separa i colori dello spettro visibile, dal rosso al violetto, creando uno spettro continuo o discontinuo a seconda delle lunghezze d'onda presenti.
- Gli spettri atomici, caratterizzati da righe, si generano da gas riscaldati tramite elettricità o fiamma, e ogni elemento produce uno spettro di emissione unico per la sua identificazione.
- La luce emessa da atomi in uno stato gassoso viene assorbita e riemessa, formando spettri che possono essere registrati su lastra fotografica e mostrano righe corrispondenti alle lunghezze d'onda.
- Il spettro di assorbimento atomico è il negativo di quello di emissione, ottenuto passando radiazione bianca attraverso un gas, risultando in righe scure corrispondenti alle lunghezze d'onda assorbite.
Che cos'è la diffrazione e interferenza delle onde?
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.
Dispersione della luce bianca
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.
Spettri atomici e loro utilizzo
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.
Emissione e assorbimento atomico
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.
Domande da interrogazione
- Qual è il fenomeno che si osserva quando un'onda passa attraverso una fenditura?
- Come si ottiene lo spettro della luce visibile?
- Qual è la differenza tra uno spettro continuo e uno spettro discontinuo?
- Come si utilizza lo spettro atomico per identificare gli elementi?
Quando un'onda passa attraverso una fenditura di larghezza paragonabile alla sua lunghezza d'onda, produce un'onda semicircolare dall'altra parte dell'apertura, mentre le particelle continuano il loro moto lineare (come descritto nel testo).
Lo spettro della luce visibile si ottiene facendo passare un fascio di luce bianca attraverso un prisma, che separa la luce nei suoi colori, dal rosso al violetto, creando uno spettro continuo (come indicato nel testo).
Uno spettro è continuo se la luce rifratta ha molte componenti di diversa lunghezza d'onda, mentre è discontinuo (spettri atomici) se la sorgente ha solo un numero limitato di componenti (come spiegato nel testo).
Ogni elemento produce uno spettro di emissione caratteristico, costituito da poche righe, che può essere utilizzato per identificare la specie atomica (come evidenziato nel testo).
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