Elettromagnetismo e modello atomico di Bohr

Tali leggi prevedono che una particella carica (e ) che si muove di moto non rettilineo e

uniforme, doveva emettere delle onde elettromagnetiche e concludere la propria traiettoria

sul nucleo di un atomo. Onde elettromagnetiche - generalità

= Forma di energia che si propaga nello spazio con una velocità che nel vuoto è di

300 000 km/s e comprendono: la luce visibile, le onde radio, raggi x e tutto ciò che è luce

invisibile.

Alcuni fenomeni provocati dalle OE (riflessione, rifrazione e diffrazione) possono venire

esattamente interpretati ammettendo una natura ondulatoria -> Teoria ondulatoria di

Maxwell.

Altri fenomeni, tra i quali l’emissione di radiazione da parte di un corpo incandescente,

possono essere spiegati solo ammettendo l’ipotesi che le onde elettromagnetiche siano di

natura corpuscolare -> non si riusciva a spiegare con le equazioni di Maxwell -> interviene la

teoria sviluppata da Planck.

-> natura dualistica dell’energia elettromagnetica = quando questa interagisce con la

materia manifesta a seconda dei casi o uno o l’altro carattere.

Tale comportamento viene descritto dalla Teoria ondulatoria di Maxwell (1873) e dalla, più

recente, Teoria corpuscolare di Planck (1901).

Onde elettromagnetiche - teoria ondulatoria di Maxwell

Può essere riassunta nei seguenti punti: 1. Le OE sono caratterizzate da una variazione

periodica sinusoidale (se onde monocromatiche)

di un campo elettrico E e di un campo magnetico

B, tra loro perpendicolari, la cui intersezione

coincide con la direzione di propagazione

dell’onda

2. Le OE si propagano nello spazio circostante in

tutte le direzioni con un movimento ondulatorio

descritto da delle curve sinusoidali

3. I parametri che caratterizzano l’onda sinusoidale sono:

- Ampiezza (E o B ): altezza massima o minima raggiunta dalla

max max

cresta dell’onda, si dimostra che:

2 2

I = k*(E ) oppure I = k*(B )

media max media max

-> densità d’energia trasportata da un’onda elettromagnetica (energia

per unità di volume)

- Periodo (): è il tempo impiegato dall’onda a compiere un’oscillazione

completa

- Frequenza (ⱱ): è l’inverso del periodo

- Lunghezza d’onda (): è lo spazio percorso dall’onda nel tempo di un

periodo

Si ricava da ciò la seguente relazione:

= velocità *

-> con periodo=1/ⱱ -> si ottiene che

à

=

ⱱ()

Le onde elettromagnetiche si distinguono assumendo nomi diversi in base ai loro differenti

valori di o di -> spettro elettromagnetico

ⱱ

Una rad.elettromagnetica caratterizzata:

- da un solo valore di frequenza -> monocromatica

- da più radiazioni monocromatiche (differenti frequenze) -> policromatica

Onde elettromagnetiche - elettroni (Teoria di Lorentz)

Tra i costituenti principali degli atomi erano stati da tempo individuati gli elettroni.

Questi, muovendosi entro gli atomi con un moto non rettilineo e non uniforme determinano

l’emissione di onde elettromagnetiche -> emettitori elementari -> produttori di effetti

macroscopicamente osservabili come onde elettromagnetiche di varia frequenza ed

intensità.

In aggiunta, si possono descrivere come altrettanti oscillatori -> compitori di oscillazioni di

tipo armonico di ben determinata frequenza (caratteristica) attorno a definite posizioni di

equilibrio entro gli atomi.

Le OE emesse sarebbero allora caratterizzate dalla stessa frequenza di questi oscillatori

elementari.

-> Nell’ analisi dello spettro di emissione caratteristico di ogni corpo ogni riga di ben

determinata frequenza è da attribuire a una famiglia di oscillatori elettronici, tutti oscillanti

con la stessa ⱱ

Onde elettromagnetiche - Teoria corpuscolare di Planck (Teoria dei quanti)

Ogni corpo solido a temperatura qualsiasi emette radiazioni che diventano visibili elevando

la temperatura a centinaia di gradi.

L'elettromagnetismo classico riconduceva lo schema interpretativo di un qualunque corpo

caldo agli oscillatori elementari elettronici in esso contenuti, caratterizzati da tutte le

possibili frequenze, che per effetto dell’agitazione termica entrerebbero in vibrazione

ognuno con la propria frequenza emettendo una radiazione ad essa corrispondente.

1901 -> pubblicazione della teoria di Planck, la quale sostiene che:

1. Il corpo caldo è composto di oscillatori armonici; in accordo alla teoria

classica, tali oscillatori dovrebbero emettere con continuità radiazioni di

frequenza uguale alla loro frequenza fondamentale

-> secondo Planck, invece, questa emissione non è continua: le particelle di un

solido incandescente si comportano come dei piccoli oscillatori vibranti per i

quali sono permesse solo ben determinate frequenze di vibrazione.

2. L’energia emessa o assorbita (E) dalla materia è legata alla frequenza di

vibrazione permessa (ⱱ) per questi piccoli oscillatori vibranti dalla relazione:

E = h*ⱱ -27

con h = costante di Planck = 6,62*10 erg*s

Pertanto la materia è in grado di emettere o assorbire l’energia in modo

discontinua (per quantità finite) -> Quanto di energia (quantum).