Luce dagli atomi

La nascita della spettroscopia e gli albori della rivoluzione quantistica

1

18),(

3

3

kT

h

ec

hTu

Isaac Newton

(1642-1727)1704

Frederick William Herschel

(1738-1822)

Ultravioletto: effetti fotochimici Infrarosso: effetti termici

Oltre i limiti dello spettro visibile

IR: 1800 (Herschel)

UV: 1801 (Ritter)

Jean Augustine Fresnel (1788 -1827)

Joseph von Fraunhofer (1787-1826)

Spettro ad alta risoluzione della radiazione solare

Gustav Robert Kirchhoff

(1824-1887)Robert Wilhelm Eberhard von Bunsen

(1811-1899)

“Chemical Analysis by Observation of Spectra” -Annalen der Physik und der Chemie (Poggendorff), Vol. 110 (1860), pp. 161-189 (dated Heidelberg, 1860)

Cesio (1860) Rubidio (1861)

Litio Sodio Potassio Cesio

Calcio Stronzio Bario Rame

Saggi alla fiamma

Li 6.94

73

Na 22.99

1123

K39.10

1939

Rb 85.47

3785

Cs132.91

55133

Ca40.08

2040

Sr87.62

3888

Ba137.33

56138

Cu63.55

2963

Leybold, Köln, 1941

Franz Schmidt&Haensch, Berlin S., 1902

Franz Schmidt & Haensch, Berlin, ca. 1916

),( Te Potere emissivo: energia emessa dall’unità di area alla temperatura assoluta T in un intervallo unitario di frequenze. [J/m2]

),( Ta

Il rapporto tra il potere emissivo ed il potere assorbente e’ indipendente dalla natura del corpo e risulta quindi una funzione universale della frequenza e della temperatura assoluta.

1),(0 Ta 0),( Ta Specchio perfetto

1),( Ta Corpo nero

),(),(

),(T

Ta

Te

Potere assorbente: frazione dell’energia incidente assorbita dall’unità di area alla temperatura assoluta T in un intervallo unitario di frequenze.

Legge di Kirchhoff

),(4

),( Tuc

T

),( T è il potere emissivo di un corpo nero

),( Tu densità di energia

[J/(m3 s-1)]

Corollario della legge di Kirchhoff: ogni corpo in equilibrio termico assorbe ed emette radiazioni alla stessa frequenza.

Origine delle righe di Fraunhofer nello spettro solare

Cavità assorbente (corpo nero)

Distribuzione spettrale della radiazione di cavità

3max cT Legge dello spostamento di Wien

44

04

),(4

)( TTac

dTuc

T

Legge di Stefan-Boltzmann

Wilhelm Wien (1864 -1928)

Joseph Stefan (1835 -1893)

Ludwig Boltzmann

(1844 -1906)

4281067051,5

Km

W

Km c897756 , 2 3

James Jeans

(1877 -1946)

John William Strutt

(Lord Rayleigh)

( 1842 -1919)

Formula di Rayleigh Jeans

kTc

Tu3

28),(

1

18),(

3

3

kT

h

ec

hTu

Max Planck (1858 -1947)

1

18),(

5

kT

hc

e

hcTu

Formula di Planck (1900)

...2,1,0 nnhE