Energia fornita
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Elettrone allo stato
fondamentale
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Elettrone eccitato
Se ad un elettrone viene fornita
energia (termica, elettromagnetica…),
esso passa dallo stato fondamentale
a uno stato eccitato, saltando ad un
livello energetico superiore.
Ritornando allo stato fondamentale,
gli elettroni compiono dei salti
emettendo onde elettromagnetiche di
diverse frequenza generando così
spettri di emissione.
SI POSSONO DISTINGUERE DUE
PRINCIPALI TIPI DI SPETTRI…
Se facciamo passare la luce emessa da una comune lampadina a
incandescenza attraverso un reticolo di diffrazione, ciò che
otteniamo è uno spettro continuo, ovvero che contiene tutte le
lunghezze d'onda e non solo alcune, come ci si aspetterebbe.
Questo accade perchè il filamento della lampadina portato ad
incandescenza è un metallo allo stato solido e quindi contiene
moltissimi atomi in ciascuno dei quali i livelli energetici permessi per
gli elettroni sono molto vicini uno all'altro: gli elettroni emettono
quindi praticamente ogni frequenza e lunghezza d'onda del visibile
e dell'infrarosso vicino.
Per poter ottenere uno spettro che contenga soltanto alcune lunghezze
d'onda caratteristiche di un elemento, è necessario che quest'ultimo sia
allo stato gassoso e sia estremamente rarefatto. Queste condizioni si
realizzano nelle lampade al sodio, all'elio, all'idrogeno etc...nelle quali
piccole quantità del gas vengono attraversate da corrente elettrica. Ciò
che si ottiene analizzando la luce emessa da una di queste lampade
con uno spettroscopio, è uno spettro a righe, cioè contenente soltanto l'
impronta elettromagnetica dell'elemento oggetto di analisi.
Come funziona lo spettrofotometro
Calcoliamo ora il passo del reticolo (numero di fenditure per millimetro)
Il valore indicato dal costruttore è di 1660 fenditure/mm.
Non essendo possibile osservare la diffrazione alla Fraunhofer (su schermo molto
lontano), abbiamo dovuto servirci di una lente. Vogliamo quindi verificare se l’uso della
lente modifica in qualche modo lo svolgersi del fenomeno.
d
Noi sappiamo che per il primo massimo vale la relazione p sen  = 1 λ nel
caso del massimo di primo ordine. Per calcolare il passo (p) λ deve essere
noto. Utilizziamo quindi una sorgente che emetta luce monocromatica di
lunghezza d’onda nota: il laser (680±10 nm).
per trovare l’angolo  misuriamo la distanza sull’asse orizzontale tra
il massimo centrale e il massimo di primo ordine (y – y0) .
Converto questo valore (espresso in gradi) in radianti tramite la
relazione:
(gradi): 360= (rad): 2
p = / sen = 700  10/sin(0,42)= 1673fenditure
Y – Y0
Massimo sulle
frequenze della
luce verde –
gialla.
Il sensore occhio
è infatti
particolarmente
sensibile alla luce
verde – gialla, e
le lampadine
sono costruite in
questo modo
proprio per
questo motivo.
Posizioniamo ora davanti alla sorgente dei filtri (abbiamo usato filtro rosso,
blu, verde, viola).
SPETTRO DELLA LUCE FILTRATA CON IL FILTRO VIOLA
Spettro luce bianca
Spettro luce filtrata
CONSIDERAZIONI SUL GRAFICO:
•l'intensità massima è stata ridotta dalla presenza del filtro a causa
dell'assorbimento
• nello spettro sono state tagliate (assorbite dal filtro) alcune
lunghezze d'onda presenti nello spettro iniziale: quelle
corrispondenti alla luce rossa, arancio, gialla, verde
• il filtro lascia passare luce di colore blu-viola, mentre taglia le altre.
Poichè si può ottenere luce bianca sovrapponendo luci colorate rossa
(R), verde (G) e blu (B) ( PUOI OSSERVARE QUESTO FENOMENO
NELL’APPOSITO STAND) , si potrà ottenere lo spettro della luce bianca
sovrapponendo gli spettri delle tre luci colorate? TEORICAMENTE SI’
ma….
Abbiamo provato a registrare i tre spettri dopo
aver filtrato la luce della lampadina
rispettivamente con i filtri rosso, verde e blu.
Abbiamo poi sovrapposto in uno stesso grafico i
tre spettri.
Si osserva bene che i filtri blu e verde tagliano le
frequenze della luce corrispondenti ai colori
rosso-arancio.
Il filtro blu produce un risultato paragonabile con
quello ottenuto con il filtro viola.
Lo spettro ottenuto con il filtro rosso invece mostra che il filtro
era in realtà un vetro colorato. Infatti non taglia in modo
apprezzabile le frequenze dei colori verde o blu, ma le attenua
di poco.
Disponendo di un grafico dello spettro della luce filtrata è possibile scoprire
quali frequenze sono state tagliate dal filtro sfruttando il fattore di scala,
determinato a partire dallo spettro della luce laser.
Fs =  / (y – y0)
Le lunghezze d’onda tagliate
si trovano tramite la
relazione…
D x Fs = lunghezze d’onda
tagliate dal filtro
D