La spettroscopia ottica

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La spettroscopia ottica

I fisici, caparbiamente impegnati nella ricerca di un modello atomico soddisfacente, dopo averle tentate tutte, rivolsero alla fine la loro attenzione alla luce. La luce è una forma di energia, la cui origine deve risiedere nell'atomo, visto che corpi eccitati termicamente o elettricamente emettono luce (si pensi ad esempio al filamento incandescente di una lampadina).
Vi è un fenomeno luminoso che già Newton, verso la metà del '600, aveva osservato e descritto: quando un raggio di luce solare attraversa un prisma di vetro, si scompone in una fascia continua di colori diversi, alla quale si è dato il nome di "spettro" Il fenomeno prende il nome di dispersione della luce, e i colori presenti nello spettro sono quelli dell'arcobaleno: rosso, arancione, giallo, verde, azzurro, indaco e viola. La luce bianca è pertanto una mescolanza di luce di diversi colori.

Nel 1814 il fisico tedesco Joseph Fraunhofer, osservando attentamente lo spettro solare, ottenuto facendo passare la luce attraverso una sottile fessura posta davanti al prisma, notò che era solcato da numerose righe scure, delle quali però non seppe dare una giustificazione. Lo spettro continuo della luce solare possiede circa 600 righe scure che Fraunhofer osservò (e che ora hanno il nome di righe di Fraunhofer)

Quello che si sapeva era che gli elementi riscaldati emettono uno spettro discreto di righe colorate (spettro di emissione). Fraunho-fer stava scoprendo che c’é un altro modo in cui gli elementi possono produrre uno spettro.
Invece di un campione riscaldato, si consideri un gas freddo attraversato da un fascio di luce bianca (che contiene luce visibile di ogni lunghezza d’onda). Tutte le frequenze attraversano tranquillamente il gas, tranne quelle con una particolare lunghezza d’onda che vengono invece assorbite. lo spettro con queste frequenze mancanti è detto spettro di assorbimento. Confrontando spettro di emissione e spettro di assorbimento per uno stesso elemento si nota che: le righe scure di uno spettro di assorbimento appaiono alle stesse lunghezze d’onda alle quali si trovano le righe luminose del corrispondente spettro di emissione.
Nessuno fu in grado di spiegare il significato delle righe spettrali per decine di anni...
Le ricerche pionieristiche di FRAUNHOFER e quelle sistematiche di altri studiosi portarono a formulare le basi dell'analisi spettrale, che possiamo riassumere brevemente nei tre punti seguenti.
1. Un corpo incandescente, solido o liquido oppure gas ad alta pressione, presenta uno spettro continuo. E quello che si potrebbe osservare, per esempio, con una comune lampada ad incandescenza.
2. Un gas incandescente ma a bassa pressione produce uno spettro discontinuo formato da una serie di brillanti righe di emissione, corrispondenti a varie lunghezze d'onda; ogni elemento chimico presenta alcune righe di emissione che gli sono caratteristiche, per cui dall'esame dello spettro di emissione di un gas è possibile dedurne la composizione.
3. Se la luce proveniente da un corpo che emette uno spettro continuo passa attraverso un gas a bassa pressione, questo "sottrae" alcune lunghezze d'onda. Si produce così uno spettro continuo interrotto da righe oscure, le righe di assorbimento (o di Fraunhofer), che corrispondono esattamente alle lunghezze d'onda delle righe luminose che quello stesso gas emetterebbe in stato di eccitazione.
Come si può comprendere, gli spettri sono una specie di impronte digitali dei vari elementi chimici
In sintesi: uno spettro a righe luminose è detto spettro di emissione. Viceversa, è detto spettro di assorbimento lo spettro che si forma quando un gas freddo viene attraversato da un fascio di luce bianca: al di là del prisma si vedrà apparire uno spettro luminoso continuo (cioè comprendente tutti i colori) solcato da alcune righe nere.
Per uno stesso gas si osserva che le righe nere dello spettro di assorbimento corrispondono esattamente alle righe luminose dello spettro di emissione. Tutte le sostanze assorbono infatti le stesse radiazioni che sono in grado di emettere.

Fonte: http://www.ianua.com/patrizia/scuola/file/2H/atomo3corretto.doc

Sito da visitare: http://www.ianua.com/patrizia/scuola/

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