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Nel modello di Bohr gli elettroni sono individuati solo dal "livello energetico"...
...per cui non abbiamo un'orbita, ma solo una distribuzione di probabilità! L'ipotesi quantistica.
Nell'atomo di Bohr non sono ammesse "energie intermedie" per gli elettroni: l'energia è quantizzata!
Un elettrone può passare da un orbitale all'altro scambiando un'energia minima E - E'.
Onda o particella?
Una radiazione è una propagazione ondosa (es. onde radio, luce, raggi X)... oppure di particelle (raggi catodici nella TV)... ma ogni onda è una particella e viceversa!
ν = ⋅ν = ⋅E h
E h: energia della particella
Eν: frequenza dell'onda
h: costante di Planck = 6.62 × 10-34 Js
Le particelle (quanti) del campo elettromagnetico si chiamano fotoni.
L'elettronvolt è un'unità di misura di energia (come lo...
(joule) Tipicamente usata in fisica atomica è la variazione di energia che un elettrone subisce nell'attraversare una differenza di potenziale di 1 volt. Pertanto, è il prodotto della carica dell'elettrone per 1 volt: -1.6 x 10-19 eV = (1.60 x 10-19 C) (1 V) = 1.60 x 10-19 J
Scoperta dei raggi X: Nel 1895 Roentgen stava studiando i raggi catodici con un tubo di Crookes. Un fascio di elettroni accelerato produceva fluorescenza sulla parete interna del tubo ricoperta di platinocianuro di bario. Scoprì che la fluorescenza era provocata, anche schermando il tubo, da una radiazione sconosciuta molto penetrante: li chiamò raggi X.
Caratteristiche dei raggi X:
- Frequenza: 1016 - 1022 Hz
- Molto penetranti
- Si attenuano attraversando la materia
- Non sono deviati da campi elettrici e magnetici
- Producono fluorescenza
- Impressionano le lastre fotografiche
Il tubo Coolidge: Simile al tubo di Crookes usato da Roentgen nei suoi esperimenti. Costituito da un tubo vuoto e un catodo.
Un anodo “bersaglio”Il catodo “spara” elettroni per effetto termoionico. Questi vengono fortemente accelerati (10 – 10 kV) ed impattano sul bersaglio. Produzione dei raggi X.
Si verificano 3 fenomeni in un tubo Coolidge:
- Conversione in energia termica (riscaldamento)
- Urto con elettroni atomici interni e riassestamento con emissione di raggi X caratteristici
- Raggi X di frenamento per interazione elettrostatica con nuclei del bersaglio (Bremsstrahlung)
Rendimento bassissimo: 1%! Lo spettro di un tubo Coolidge L’intensità (in W/m) di una radiazione in funzione della lunghezza d’onda si chiama spettro caratteristico. Si verifica la sovrapposizione di 2 componenti: una continua dovuta al Bremsstrahlung ed alcune righe caratteristiche del materiale.
Interazione dei raggi X con la materia. Quando i raggi X attraversano la materia la loro intensità si attenua progressivamente. Motivo: più materia attraversano, più hanno probabilità di interagire.
conessa µ∆ = − ⋅ ⋅ ∆µ∆ = − ⋅ ⋅ ∆I I lI I lL’ attenuazione è proporzionale ∆∆Iall ’ intensit à iniziale e allo µI = − ⋅ ∆µ= − ⋅ ∆llspessore attraversato IIµ è il coefficiente di µ ⋅= - lµ ⋅= eI I - leI Iattenuazione , ed è 00caratteristico per ogni I µI ⋅= - lµ ⋅=emateriale - leII00I processi responsabili dell ’ attenuazioneRicordiamoci che i raggi X sono fotoni!A seconda della loro energia interagisconodiversamente con la materia:Effetto fotoelettrico (basse energie)Effetto Compton (energie medie)Produzione di coppie (alte energie)Effetto fotoelettricoE ’ l ’ assorbimento di un fotone daparte di un atomo conconseguente espulsione di unelettroneL’ elettrone espulso è dotato di unaenergia cinetica, e può andare ainteragire a sua volta con altriatomi (migliaia!)ν =
La lacuna che lascia nell'atomo viene riempita da elettroni più esterni con emissione di raggi X caratteristici (proprio quelli!)
Effetto Compton
È un urto elastico tra un fotone ed un elettrone atomico esterno
L'elettrone viene espulso, ed il fotone deviato di un certo angolo
Siccome il fotone cede parte della sua energia ν = -E/h (hvc) all'elettrone, una volta λ' = λ/(1 - cosθ) deviato avrà una frequenza ν' = ν(1 - cosθ) più bassa (lunghezza d'onda più elevata)