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Radiazione elettromagnetica - Coggle Diagram
Radiazione elettromagnetica
Campo elettrico E(t) e campo magnetico H(t) oscillano come un’onda sinusoidale.
Proprietà della radiazione
Frequenza n = 1/T è [n] = s-1 = Hz (hertz)
Periodo T (s)
Velocità della luce c = 2.9979 108 m s-1
Lunghezza d’onda l (m)
Spettro elettromagnetico
Alta frequenza à
bassa lunghezza d’onda
Bassa frequenza à
alta lunghezza d’onda
λ⋅ ν =c
Somma = luce bianca (es. luce del sole) à luce policromatica
Una luce bianca o policromatica può essere scomposta nelle sue componenti monocromatiche sfruttando fenomeni di rifrazione
spettri
di assorbimento
Se invece facciamo passare un fascio di radiazione policromatica (luce bianca) attraverso un campione atomico, alcune lunghezze d’onda sono assorbite dal campione, mentre altre vengono trasmesse inalterate e giungono sul prisma, che provvede a separarle e a proiettarle sullo schermo.
di emissione
Quando a un campione di atomi viene somministrata energia, per esempio per riscaldamento, possono passare ad uno stato «eccitato» In seguito al ritorno allo stato di partenza, essi emettono una radiazione elettromagnetica le cui componenti a diversa lunghezza d’onda possono essere separate con un
prisma e raccolte su uno schermo
dell’atomo di idrogeno
L’atomo di H è costituito da un protone e un elettrone che si muove nel campo elettrico generato dal protone.
Lo spettro di emissione dell’atomo di idrogeno non è continuo, ma è costituito da righe spettrali. Queste compaiono nell’IR, nel visibile, e nell’UV
Quando viene fornita energia (sotto forma di calore o radiazione) , l’elettrone passa da uno stato fondamentale ad uno stato eccitato, da cui decade dopo pochi nanosecondi ad uno stato più basso emettendo radiazione (spettro di emissione).
I salti energetici “permessi”
all’elettrone dell’atomo di idrogeno hanno energia definita:
L’elettrone in H possiede livelli
discreti di energia.
Non possono trovarsi in livelli
energetici intermedi
L’equazione di Planck
Planck ipotizzò la quantizzazione dell’energia in pacchetti di
energia E= h v
Per poter passare da uno stato ad energia E1 ad uno con
energia E2 (con E2 > E1), bisogna fornire una quantità di energia
Ritornando al suo stato originario, l’elettrone emette la stessa energia tramite radiazione elettromagnetica
Se N elettroni compiono lo stesso salto, l’intensità E2 – E1 sarà N volte quella di un singolo elettrone, ma la frequenza non cambia.
L’effetto fotoelettrico
In un metallo gli elettroni sono legati con una certa energia E0 (chiamata funzione lavoro del metallo).
Esiste una frequenza di soglia della radiazione elettromagnetica per rimuovere elettroni da un metallo, sotto la quale non avviene rimozione..
Gli elettroni vengono espulsi indipendentemente dall’intensità della radiazione (dal numero di pacchetti energetici), purché E = hn ≥ E
Energia cinetica dell’elettrone Ecin varia linearmente con la frequenza della radiazione incidente: Ecin α n
La relazione di Einstein (1905)
Equivalenza tra massa ed energia.
La luce non è solo un’onda ma può essere anche interpretata come composta da pacchetti di particelle con una certa massa.
Queteparticelle sono chiamate fotoni.