LUCE
Si ha diffrazione quando la luce non si
propaga in linea retta e invade quella che
dovrebbe essere una zona d’ombra.
La diffrazione è un fenomeno tipico delle
onde, che non si spiega con il modello
corpuscolare della luce.
Infatti, questo modello prevede che i corpuscoli
di luce si propaghino sempre in linea retta.
cannucce
Riflessione: si verifica quando la luce incontra una superficie lucida,
per esempio uno specchio.
Il raggio che proviene dall'oggetto, (chiamato raggio incidente), e il
raggio che ritorna dalla superficie lucida (chiamato raggio riflesso),
formano angoli uguali con la superficie riflettente.
Rifrazione:
È un fenomeno dovuto alla
diversa velocità della luce in
mezzi diversi
Luce-Materia
Quando una radiazione elettromagnetica attraversa la materia vi è sempre una
interazione; la natura di questa interazione può variare da un caso all’altro.
La radiazione trasmessa può:
•assumere diverse direzioni di propagazione (riflessione, rifrazione)
•vibrare su un piano diverso (polarizzazione),
•viaggiare con velocità minore,
•essere meno intensa di quella incidente (assorbimento).
Radiazione Elettromagnetica
Che cosa è la radiazione elettromagnetica?
una forma di energia che si propaga attraverso lo spazio
ad altissima velocità.
Modello classico ad onda sinusoidale
La radiazione elettromagnetica è composta da onde
elettromagnetiche, consistenti, cioè, nell'oscillazione
concertata di un campo elettrico e di un campo magnetico.
Queste onde si propagano in direzione ortogonale a quella di
oscillazione
Radiazione Elettromagnetica
Le onde elettromagnetiche sono definite
da alcuni parametri quali:
lunghezza
ampiezza
frequenza
velocità di propagazione
energia
intensità
Radiazione Elettromagnetica
Proprietà delle onde
l= lunghezza d’onda
l
Radiazione Elettromagnetica
Proprietà delle onde
l= lunghezza d’onda
Nel SI l’unita’ di misura e’ il metro (m).
Per lunghezze d’onda corte si usano i
prefissi:
p
10-12
pico
n
10-9
nano
μ
10-6
micro
m
10-3
milli
c
10-2
centi
l
Si usa anche l’Angström (Å)
che corrisponde a 10-10 m.
Radiazione Elettromagnetica
Proprietà delle onde
l= lunghezza d’onda
Radiazione Elettromagnetica
Proprietà delle onde
n = frequenza
Nel SI l’unita’ di misura e’ l’Hertz (Hz, ha le dimensioni di s-1).
Corrisponde al numero di cicli al secondo.
Si usano i prefissi:
M
106
mega
G
109
giga
T
1012
tera
P
1015
peta
E
1018
exa
Radiazione Elettromagnetica
Proprietà delle onde
c=velocità
c=ln=2,9979*108 m/s
Radiazione Elettromagnetica
Proprietà delle onde
E=energia
E=hn
h=6,62618*10-34 J s
Costante di Planck
la quantità di energia trasportata per
unità di tempo e di superficie
ortogonale alla direzione di
propagazione.
Intensità
(legata all’ ampiezza dell’onda)
Joule su metri quadrati al
secondo (J/(m2·s)).
Radiazione Elettromagnetica
LA NATURA CORPUSCOLARE
DELLA LUCE
LA NATURA CORPUSCOLARE
DELLA LUCE
LA NATURA CORPUSCOLARE
DELLA LUCE
Emerse quindi un nuovo modello del campo elettromagnetico,
descritto dalla MECCANICA QUANTISTICA:
la luce, accanto alle proprietà ondulatorie
classiche, in determinate condizioni, manifesta
anche proprietà corpuscolari.
Questi "quanti di luce" di cui è composta la
radiazione elettromagnetica sono detti fotoni
Radiazione Elettromagnetica
Che cosa è la radiazione elettromagnetica?
una forma di energia che si propaga attraverso lo spazio ad
altissima velocità.
Modello corpuscolare
la radiazione è descritta come un flusso di particelle discrete,
o pacchetti d’onde, chiamati fotoni. Da una parte, i fotoni
hanno caratteristiche simili a quella di un onda (es. hanno una
frequenza e danno fenomeni di interferenza), dall’altra hanno
proprietà simili a quella di una particella.
L’energia di un fotone è proporzionale alla frequenza della
radiazione elettromagnetica a cui appartiene:
E=hn
http://study.com/academy/lesson/color- white-light-reflection-absorption.html
Origine del colore
La percezione del colore ha origine dalla luce bianca che colpisce le superfici degli oggetti.
Essi a loro volta hanno la proprietà di riflettere tutta o parte della luce che ricevono; più in
particolare, la superficie di un oggetto trattiene alcune frequenze luminose e ne riflette altre
Una superficie che ai nostri occhi appare di
colore giallo assorbe le radiazioni corrispondenti al
colore blu, riflettendo quelle che formano il colore
giallo(rosso + verde)
Una superficie che ai nostri occhi appare di
colore bianco riflette tutte le radiazioni (rosso, verde e
blu)
Una superficie che ai nostri occhi appare di
colore nero assorbe tutte le radiazioni colorate.
http://www.rsc.org/learn-chemistry/collections/spectroscopy
Percezione del colore
Il colore è la percezione visiva generata dai segnali nervosi che i
fotorecettori della retina inviano al cervello quando assorbono le rem di
determinate lunghezze d’onda ed intensità nel cosiddetto spettro visibile o
luce
Nelle piante la colorazione dipende dalla presenza di pigmenti prodotti
dagli stessi organismi. Un pigmento è una qualsiasi sostanza che assorbe
luce.
I colori blu, viola, rosso porpora, rosso scuro e scarlatto di alcune
cellule vegetali sono dovuti alle antocianine, le quali, a differenza della
maggior parte degli altri pigmenti vegetali, sono solubili in acqua e
disciolte , dunque, nel succo vacuolare. Le antocianine danno il colore
rosso e blu a molti ortaggi (ravanello,rapa e cavolo), ai frutti (come uva,
ciliegie) e molti fiori (come geranio, fiordaliso, rosa e peonia).
Saggio alla fiamma
Atomi di Litio (Li) = rosso cupo
Atomi di Sodio (Na) = arancione intenso
Atomi di Potassio (K) = lilla
Atomi di Calcio (Ca) = arancione e sprazzo rosso
Atomi di Stronzio (Sr) = rosso vivo
Atomi di Bario (Ba) = verde chiaro
Atomi di Boro (B) = verde intenso
Atomi di Rame (Cu) = azzurro-verde a sprazzi
Saggio alla fiamma
MATERIALI:
Un filo di nichel cromo (Ni-Cr) lungo circa 10-15 cm,
una provetta,
HCl,
un bunsen,
un portaprovette,
un contagocce,
una tavolozza di ceramica per le sostanze,
Sali di diversi elementi: cloruro di sodio, solfato di rame, cloruro di potassio o altro sale di potassio,
cloruro di calcio ecc.
METODO:
Prendere un filo di Ni-Cr lungo circa 10-15 cm.
Mettere il filo in una provetta con HCl e passarlo sulla fiamma.
Ripetere quest'operazione fino a quando il filo non la colora più (è pulito).
Bagnare il filo con HCl e far aderire sulla punta qualche cristallo di sostanza.
Passare il filo sulla fiamma e osservare il colore, sia normalmente, sia con un vetro al cobalto (per
vedere il K).
Prima di analizzare un'altra sostanza pulire bene il filo con passaggi successivi acido-fiamma.
Quantizzazione di Energia
L’interazione tra energia radiante e materia
segue differenti meccanismi a seconda della
radiazione impiegata
il passaggio di un atomo o molecola da uno
stato energetico ad un altro.
Assorbimento ed emissione di radiazione
elettromagnetica da parte di un atomo
Quantizzazione di Energia
Rotazione
in virtù’ della rotazione intorno al suo
centro di massa
Vibrazione
per gli spostamenti periodici
degli atomi dalla loro posizione
di equilibrio
Elettronica
poiché gli elettroni intorno
all’atomo o quelli di legame
sono in continuo movimento.
Quantizzazione di Energia
L’energia interna delle molecole è quantizzata (sono permessi solo valori
finiti) e l’energia di ogni molecola poliatomica deriva da diversi contributi :
Etot = Etras + Erot + Evib +Eele+ Eelv + En
•Etras = Energia traslazionale dovuta al movimento dovuta al movimento traslazionale
della molecola della molecola
•Erot = Energia rotazionale dovuta al movimento di rotazione della molecola
•Evib = Energia vibrazionale dovuta alle vibrazioni cui sono soggetti gli atomi della
molecola
•Eele = Energia dovuta agli elettroni di non legame (interni)
•Eelv = Energia dovuta agli elettroni di valenza
•En = Energia nucleare legata all’energia delle particelle che compongono il nucleo
Quantizzazione di Energia
Primo livello elettronico
eccitato
DE1 >DE2 >DE3
DE1
DE3
DE2
Livello elettronico fondamentale
Livelli rotazionali
Livelli vibrazionali
Eccitazione e Rilassamento
Primo livello elettronico
eccitato
e-
Eccitazione
assorbimento
eLivello elettronico fondamentale
Eccitazione e Rilassamento
Rilassamento non radioattivo:
Primo livello elettronico
l’energia viene trasferita mediante piccole collisioni alle
eccitato ma senza emissione di fotoni. C’è un
molecole circondanti,
piccolo aumento di temperatura nel mezzo.
Rilassamento radioattivo (EMISSIONE):
l’energia viene trasferita mediante emissione di fotoni.
Si può raggiungere uno stato intermedio di decadimento
termico e riemissione di una radiazione con frequenza
minore della radiazione che provoca l’eccitazione, si parla
in questo caso di fluorescenza e di fosforescenza.
In alcuni casi, l’energia elettromagnetica assorbita è
rilassata interamente in forma di radiazione con frequenza
diversa, si ha allora la diffusione per effetto Raman.
Rilassamento
emissione
Spettroscopia
Spettroscopia di assorbimento
studia l’assorbimento di radiazione elettromagnetica da parte
di atomi e molecule.
Spettroscopia
Spettroscopia di emissione
studia l’emissione di radiazione elettromagnetica da
parte di atomi e molecole.
Spettroscopia
Tanto la spettroscopia di emissione quanto quella di
assorbimento forniscono identica informazione circa gli
intervalli che separano i livelli energetici; la scelta di una
tecnica rispetto ad un’altra poggia su considerazione di
ordine pratico.