Dispense del corso di Elementi di Fisica Atomica e Molecolare

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che soddisfa l’equazione d’onda e, nella gauge di Coulomb, la relazione ∇⋅A=0.Nel caso di un’onda monocromatica di frequenza ω si ha:A(ω,r,t)=A(ω)ε ei( k⋅r−ωt)+c.c. con ε⊥k, ω=kcAbbiamo detto che la radiazione elettromagnetica ha però anche un comportamento corpuscolaremeglio descritto con un approccio quantistico. In tale approccio la radiazione elettromagnetica ècostituita da un insieme di pacchetti di energia detti fotoni che si muovono alla velocità della luce.L’energia trasportata da ciascun fotone dipende dalla frequenza ν della radiazione secondo larelazione di Planck:E=hνL’energia associata ad un fascio di N fotoni (N è legato all’intensità del fascio) di frequenza ν non èuna grandezza continua ma discreta pari ad Nhν cioè a un multiplo intero della quantità hν.La radiazione monocromatica è costituita da onde o fotoni di una sola frequenza. Se sono presentipiù frequenza la radiazione è detta policromatica.Lo spettro elettromagneticoLo spettro elettromagnetico è l’insieme delle radiazioni caratterizzate da tutte le possibili lunghezzed’onda. Tale spettro elettromagnetico è un insieme continuo senza limiti inferiore e superiore eviene convenzionalmente diviso in regioni spettrali come mostrato nella figura seguente1.4.1 La spettroscopiaIn un esperimento di spettroscopia si analizza la radiazione elettromagnetica assorbita o emessa daun determinato campione. Lo spettro è infatti un diagramma che riporta l’intensità della radiazionein funzione della sua lunghezza d’onda o frequenza. Per far questo è necessario uno spettroscopiocioè uno strumento capace di separare e analizzare la radiazione nelle lunghezze d’onda che lacompongono. Nel caso più semplice tale spettroscopio è costituito da una fenditura attraverso laquale entra la radiazione e. m., un elemento disperdente (prisma) e un rivelatore (lastra fotografica oaltro).34
Gli spettri possono essere di assorbimento o di emissione. Nei due casi si utilizzano geometriedifferenti, come mostrato nel seguente schema:Spettro di emissioneSpettro di assorbimentoSpettro continuo della sorgentePer effettuare uno spettro di assorbimento si pone il gas di atomi tra la sorgente e lo spettrometro.Lo spettro è costituito da righe oscure su uno spettro continuo (per esempio generato da unalampada incandescente) dovute al fatto che alcuni fotoni del fascio incidente vengono assorbitidagli atomi per transire da uno stato elettronico all’altro. Lo schema del processo è mostrato nellafigura seguente:hνεεcondizione di Bohrε L -ε U = hν35
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