Concetti Chiave
- La ionizzazione a valanga provoca una corrente intensa in un gas ionizzato, generando fenomeni luminosi attraverso urti ionici che possono ionizzare o eccitare gli atomi.
- Durante l'emissione di fotoni, gli elettroni saltano a orbite energetiche superiori e, tornando alle posizioni stabili, rilasciano energia sotto forma di radiazioni elettromagnetiche.
- I gas ionizzati emettono colori diversi: il neon produce un rosso arancione, l'argon un azzurro chiaro e il mercurio un azzurro verdastro, con variazioni visibili in base alla pressione.
- La pressione del gas influisce sull'aspetto della scarica luminosa: a pressione atmosferica si osserva una striscia luminosa e scoppiettante, mentre a pressione ridotta la scarica diventa silenziosa e si espande.
- I gas emettono anche radiazioni infrarosse e ultraviolette, fondamentali per il funzionamento dei tubi luminescenti e fluorescenti.
Ionizzazione a valanga
Un gas ionizzato sottoposto ad una d.d.p. di opportuno valore determina, per effetto della ionizzazione a valanga, il passaggio di una corrente di notevole intensità a cui si accompagnano fenomeni luminosi. Infatti nel processo di ionizzazione per urto si presentano due casi concomitanti:
a) l’urto ionico è violentissimo, sufficiente quindi a proiettare elettroni periferici fuori dalla loro orbita (ionizzazione);
b) l'urto ionico è violento, ma non sufficiente alla ionizzazione: gli atomi non perdono elettroni ma vengono « eccitati ».
Emissione di fotoni
Gli elettroni cioè, sotto l'azione dell’urto, non abbandonano quindi l’atomo, ma saltano su orbite più lontane (di maggiore energia) per ritornare in un tempo infinitamente piccolo nelle loro posizioni di equilibrio stabile, emettendo dei fotoni o quanti di luce e cioè restituendo l’energia acquistata sotto forma di radiazioni elettromagnetiche di una determinata frequenza (colore) a seconda del gas contenuto nel tubo.
Quali sono i colori dei gas ionizzati?
Il neon, ad esempio, dà un colore rosso arancione, l’argon un azzurro chiaro, il vapore di mercurio un azzurro verdastro, l’azoto dà un colore giallo, ecc.
Quando il gas in cui avviene la scarica è alla pressione atmosferica, la scintilla si manifesta con una sottile striscia luminosa che va da un elettrodo all’altro seguendo diversi percorsi leggermente tortuosi ed è accompagnata da un caratteristico scoppiettio.
Riducendo la pressione, la scarica diventa silenziosa e la striscia luminosa si allarga. Per ogni gas si può realizzare il giusto grado di rarefazione che permette alla maggior parte degli ioni in movimento di trasformare l’energia d’urto in energia luminosa.
Radiazioni luminose e tubi
Con le radiazioni luminose i gas emettono, a seconda della loro natura, anche radiazioni infrarosse (di frequenza inferiore a quella della luce) e ultraviolette (di frequenza maggiore di quella della luce). Su questo fenomeno è basato il funzionamento dei tubi luminescenti e dei tubi fluorescenti.
Domande da interrogazione
- Cos'è la ionizzazione a valanga e quali effetti produce?
- Qual è il meccanismo di emissione di fotoni durante l'eccitazione degli elettroni?
- Come varia il colore della luce emessa dai diversi gas ionizzati?
La ionizzazione a valanga è un processo in cui un gas ionizzato, sottoposto a una differenza di potenziale, genera una corrente intensa accompagnata da fenomeni luminosi. Questo avviene attraverso urti ionici che possono essere violenti, causando la ionizzazione o l'eccitazione degli atomi (come descritto nel testo).
Gli elettroni, quando colpiti da urti, possono saltare su orbite più lontane e, ritornando alle loro posizioni di equilibrio, emettono fotoni. Questa emissione avviene in tempi brevissimi e produce radiazioni elettromagnetiche di diverse frequenze, a seconda del gas presente nel tubo (come spiegato nel testo).
I gas ionizzati emettono colori distintivi: il neon produce un rosso arancione, l'argon un azzurro chiaro, e il mercurio un azzurro verdastro. La pressione del gas influisce anche sulla manifestazione della scarica luminosa, che può apparire come una striscia luminosa o allargarsi in condizioni di bassa pressione (come indicato nel testo).
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