Gli elettroni

Il modello atomico di Thomson e la scoperta di Rutherford

Il punto di vista dominante a quel tempo era riassunto dal modello atomico di Thomson, che assumeva una distribuzione omogenea della carica positiva nell'intero volume dell'atomo.

Nel 1909 Ernest Rutherford stabilì che le particelle alfa hanno carica positiva; esse sono emesse, con elevata energia cinetica, da atomi radioattivi, cioè da atomi che si disintegrano spontaneamente.

Egli bombardò un sottilissimo foglio di oro con particelle alfa prodotte da una sorgente radioattiva. Uno schermo fluorescente di solfuro di zinco fu posto dietro al foglio per determinare le deviazioni delle particelle a causa del foglio di oro. Le scintillazioni sullo schermo, causate dalle singole particelle alfa, furono contate per determinare il numero relativo di particelle alfa deflesse a diversi angoli. Con l'analisi dei suoi risultati in termini matematici, Rutherford mostrò che la deviazione delle particelle alfa, cariche positivamente, era causata dalla presenza nel foglio di oro.

La struttura elettronica degli atomi

La radiazione visibile

Gli esperimenti (a partire dalla fine del 1700) sui fenomeni di rifrazione e di diffrazione ottica dellaluce chiarirono che i raggi luminosi hanno una natura di tipo ondulatorio della radiazioneelettromagnetica. L'interazione di questo tipo di radiazioni con la natura atomica della materia èall'ordine del giorno.

Tutti i tipi di radiazione elettromagnetica possono essere descritti in termini di onde, cioè se sipresentano in maniera periodica nel tempo.

È possibile caratterizzare un'onda specificando la sua lunghezza d'onda (o la sua frequenza)

• lunghezza d'onda: la distanza tra due punti identici di onde adiacenti,
ad esempio duecreste.
• frequenzaLa è il numero di creste che passano in un determinato punto nell'unità di tempo.
• Il prodotto della lunghezza d'onda () per la sua frequenza (v) è pari alla velocità di propagazione dell'onda stessa:

Lunghezza d'onda e frequenza inversamente proporzionali: sono quindi mantenendo costante il valore della velocità di propagazione, a lunghezze d'onda più corte corrispondono frequenze più elevate.

• periodicitàLa del moto ondulatorio può essere descritta da funzioni matematiche di tipo periodico (seno e coseno).

Onde elettromagneticheLe onde elettromagnetiche (che costituiscono la luce) sono natura ondulatoria caratterizzate da una lunghezza d'onda e frequenza e da una massa.

In certe condizioni è possibile descrivere la luce come fosse composta da particelle, o fotoni. Secondo quanto suggerito da Max Planck, ogni fotone di luce possiede una

particolare quantità di energia, la quale dipende dalla frequenza della luce e si può calcolare così: E = hv

L'ipotesi di De Broglie afferma che ai corpi materiali, e in particolare alle particelle, sono associate proprietà fisiche tipiche delle onde. Egli ipotizzò che la quantità di moto di una particella della materia sia associabile a una sua lunghezza d'onda caratteristica nell'equazione

La luce ha una proprietà costante e fondamentale: qualunque tipo di luce, in qualsiasi tipo di esperimento, si propaga sempre con una velocità costante

E = mc² (equazione di Einstein)

Lo spettro elettromagnetico

Isaac Newton fu il primo a scomporre la luce del sole nei suoi colori fondamentali facendola passare attraverso un prisma di vetro. La luce del sole è formata da tutte le lunghezze d'onda del visibile e lo spettro che si ottiene è uno spettro continuo, come si osserva nell'arcobaleno.

• raggi gamma I sono

prodotti e assorbiti dareazioni nucleari.

• raggi XI sono prodotti e assorbiti dafranamento di elettroni accelerati e datransizioni di elettroni atomici vicini al nucleo.
• raggi ultravioletti (UV) e visibili (VIS)I sonoprodotti e assorbiti da transizioni di elettroniesterni in atomi e molecole.
• raggi infrarossi (IR)I sono prodotti e assorbitida vibrazioni di cristalli e molecole (onde dicalore).
• radiazione di microondeLa è prodotta èassorbita da rotazioni di molecole.
• onde radioLe sono prodotte e assorbite daoscillazioni elettriche a bassa energia.