06x01 - La struttura dell'atomo

1 - La doppia natura della luce

La luce ha una doppia natura:

•  ondulatoria

•  corpuscolare.

Le grandezze che caratterizzano la luce come onda sono:

•  frequenza, ν (ni), che indica il numero di oscillazioni complete compiute da un’onda in un secondo; si misura in hertz (1 Hz = 1 s-1)

1 - La doppia natura della luce

• lunghezza d’onda λ (lambda), che indica la distanza tra le due creste di un’onda, si misura in nanometri (1 nm = 1 ⋅ 10^-9 m)

• velocità di propagazione v; le onde elettromagnetiche si propagano nel vuoto con una velocità (c) pari a 3,00 ⋅ 10⁸ m/s

​Linea che mostra la velocità della luce in un modello in scala. Dalla Terra alla Luna, 384.400 km, la luce impiega circa 1,28 secondi considerando la distanza media centro Terra/centro Luna

1 - La doppia natura della luce

L’occhio umano percepisce soltanto l’intervallo compreso tra 400 nm e 700 nm circa dello spettro elettromagnetico.

1 - La doppia natura della luce

La natura corpuscolare della luce emerge quando interagisce con la materia: il raggio di luce è come un insieme di «pacchetti di energia», chiamati fotoni, capaci di cedere energia agli elettroni con cui interagiscono.



La costante di Planck
h = 6,63 ⋅ 10^-34 J⋅s

1 - La doppia natura della luce

La quantità di energia trasportata da un fotone (E) è direttamente proporzionale alla frequenza della radiazione elettromagnetica (ν) e inversamente proporzionale alla sua lunghezza d’onda (λ).

1 - La doppia natura della luce

L’espulsione di elettroni da una lastrina di metallo (effetto fotoelettrico) accade solo se la frequenza della luce è superiore a un certo valore (frequenza di soglia).

2 - La luce degli atomi

Tutti i solidi e i liquidi, se portati all’incandescenza, emettono una luce bianca che, fatta passare attraverso una fenditura e poi attraverso un prisma di vetro, produce uno spettro continuo, cioè costituito da radiazioni di tutte le frequenze.

Se analizziamo invece la luce emessa da gas rarefatti ad alta temperatura, per esempio la luce di una lampada contenente idrogeno a bassissima pressione, avremo uno spettro discontinuo, costituito da un certo numero di righe colorate.

2 - La luce degli atomi

Ogni elemento chimico è caratterizzato da uno spettro a righe.

2 - La luce degli atomi

Ogni atomo emette uno spettro caratteristico formato da una serie di righe colorate e distinte. Gli spettri a righe, quindi, possono essere usati per riconoscere gli elementi.

2 - La luce degli atomi

Lo spettro di emissione viene usato per analizzare l'atnosfera degli esopianeti, per individuare ad esempio acqua e CO₂