Spettroscopia

Spettroscopia

Interazione tra materia e radiazione elettromagnetica

Spettroscopia: Studio dei fenomeni di interazione fra materia e radiazione elettromagnetica (luminescenza).

Radiazione elettromagnetica: Fenomeno ondulatorio e corpuscolare, la radiazione elettromagnetica può propagarsi nel vuoto (in mezzi poco densi come l'atmosfera).

Tra materia e radiazione elettromagnetica, ogni volta che vi è un'interazione vi è anche uno scambio di energia: assorbimento, emissione, fotogravianza.

Natura ondulatoria e natura corpuscolare modo sono in contrasto; uno si adatta al mondo microscopico (onda) e l'altro si adatta al mondo atomico e molecolare (fotoni). La radiazione diventa visibile all'occhio umano quando essa entra in interazione con la materia.

Campo magnetico _| campo elettrico. Per le interazioni con la materia è importante la componente del campo elettrico.

Tipi di radiazione

• Onde radio
• Micro-onde
• Raggi IR
• Luce visibile
• Raggi UV
• Raggi X
• Raggi gamma

Bassa ν; bassa E; alta ν; alta E.

Caratteristiche delle onde elettromagnetiche

Lunghezza d'onda, frequenza e velocità di ogni generosa onda elettromagnetica sono correlate dalla relazione: λ · ν.

Le lunghezze d'onda delle radiazioni elettromagnetiche vanno da 1/1000 mm per i raggi cosmici fino alle migliaia di metri per alcuni tipi di onda radio.

λ e ν sono inversamente proporzionali:

• Lung. d'onda grandi -> frequenza bassa
• Lung. d'onda piccole -> frequenza alta

ν = 2 Hz, ν = 6 Hz.

L'energia di un'onda è proporzionale alla sua frequenza secondo l'equazione: E = h · ν, dove h è la costante di Planck = 6,63 · 10^-34 J · s.

E e ν sono direttamente proporzionali.

Frequenza e periodo

Frequenza: ν è il numero di vibrazioni nell'unità di tempo, si misura in s^-1, chiamati Hertz (Hz).

Periodo: T è il tempo occorrente per compiere una oscillazione completa (o per percorrere uno spazio pari alla lunghezza d'onda). Il periodo è l'inverso della frequenza (T=1/ν) e si misura in secondi.

Lunghezza d'onda

λ è la distanza tra due punti adiacenti in fase (ad esempio tra due massimi consecutivi), si misura in m, μm, nm, Å. [1μm=10^-6 m, 1nm=10^-9 m, 1 Å=10^-10 m]

Velocità di propagazione

C dipende dal mezzo in cui si propaga la radiazione, nel vuoto è di circa 300 000 km/s: C = 3,00 x 10⁸ m/s.

Luce visibile e colore

La luce visibile è piccolissima rispetto a tutti i tipi di onde che ci sono. I colori degli oggetti li vediamo in funzione al loro complemento che non viene assorbito dalla materia quando colpito, se confrontato con le radiazioni. Quindi, un corpo senza emettere luce propria, rifletterà solo le lunghezze d'onda che non assorbe.

Le piante appaiono verdi perché la clorofilla assorbe i fotoni nel rosso e nel blu, riflettendo quelli del giallo e del verde.

Assorbimento di radiazione

L'assorbimento di radiazione elettromagnetica è un processo in cui una specie chimica assorbe selettivamente certe frequenze delle radiazioni elettromagnetiche, passando da uno stato fondamentale ad uno stato eccitato _{E = Eelettronica + Evibrazionale}.