Istituzioni di fisica della materia I Lezione 3 S. Solimeno lezione 3 1
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spettroscopia gamma di colori che si osserva quando della luce bianca viene dispersa per mezzo di un prisma. intensità di radiazione elettromagnetica in funzione della energia, lunghezza d'onda, o frequenza per eseguire un'analisi spettrofotometrica si misura l'entità dell'assorbimento di una radiazione luminosa con un campione posto davanti ad una sorgente di radiazioni S. Solimeno lezione 3 6
L'assorbimento della radiazione provoca un aumento dell'energia interna della sostanza che assorbe. se l'energia dei fotoni assorrbiti è uguale alla differenza fra l'energia dello stato eccitato della particella e quella di uno stato fondamentale, la radiazione viene assorbita e la particella passa dallo stato fondamentale a quello eccitato. essendo ogni sistema molecolare associato ad una distribuzione caratteristica dei livelli energetici (elettronici, vibrazionali, rotazionali) l'assorbimento di una data radiazione è una proprietà caratteristica di quel sistema e non di altri. La meccanica quantistica consente di spiegare perché l'assorbimento di una determinata radiazione è specifico per ogni sostanza e dà luogo ad un caratteristico spettro di assorbimento. S. Solimeno lezione 3 7
gli spettri di assorbimento rilevano quali frequenze sono state sottratte alla radiazione incidente nel passaggio attraverso il campione e misurano l'intensità con cui queste frequenze sono assorbite le tecniche spettroscopiche si suddividono in base alle caratteristiche delle radiazioni in: spettrofotometria Ultravioletto/Visibile (UV/Vis) spettrofotometria Infrarosso (IR) spettrofotometria di Assorbimento Atomico (AAS) spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) S. Solimeno lezione 3 8
spettroscopia infrarossa spettroscopia ottica/ultavioletta spettroscopia stellare : studio dello spettro della radiazione emessa dalle stelle spettroscopia di risonanza magnetica nucleare : misura dell'assorbimento risonante di radiazione in radiofrequenza da parte di nuclei atomici in un forte campo magnetico spettroscopia Mössbauer : misura l'assorbimento nucleare risonante di fotoni senza rinculo spettroscopia di assorbimento dei raggi X : misura dell'assorbimento dei raggi X intorno ad una soglia, indicata con XAS (X-ray absorption spectroscopy) spettrofotometria XRF : misura l'emissione di luce di fluorescenza di un campione esposto ai raggi X spettroscopia ad emissione di raggi X : Indicata con EDX (Energy Dispersive X-ray analysis) spettroscopia ad emissione di raggi X : Indicata con PIXE (Particle Induced X-ray Emission) S. Solimeno lezione 3 9
spettroscopia in trasformata di Fourier : misura di spettri mediante scansione nel dominio del tempo e trasfomazione dei dati registrati nel dominio della frequenza spettroscopia Raman : analisi di transizioni IR con momento di dipolo elettrico nullo spettroscopia di risonanza paramagnetica elettronica (EPR) spettroscopia fotoelettronica : analisi degli spettri di energia degli elettroni emessi pe effetto fotoelettrico spettroscopia Auger : analisi degli elettroni emessi nel decadimento spettroscopia fotoacustica S. Solimeno lezione 3 10
legge di Lambert-Beer correla la quantità di luce assorbita da un mezzo alla natura chimica, alla concentrazione ed allo spessore del mezzo attraversato. Il rapporto tra le intensità della luce incidente e trasmessa con il mezzo attraversato è espresso dalla relazione dove kλ è detto coefficiente di estinzione per la lunghezza d'onda λ. assorbanza A =logaritmo decimale del reciproco della trasmittanza T= I1/I0, la legge assume la forma: per una soluzione A viene espressa nella forma con ελ coefficiente di estinzione molare e c concentrazione molare della soluzione. S. Solimeno lezione 3 11
Interazione radiazione-elettrone legato potenziale di interazione Interazione dipolo elettrico operatore momento di dipolo S. Solimeno lezione 3 12
regola d oro di Fermi probabilità di transizione nell unità di tempo frequenza di Rabi elemento di matrice momento di dipolo ampiezza di transizione (adimensionale) 1 Debye = unità di misura dipolo elettrico=2 e a0 S. Solimeno lezione 3 13
Litio Bario Mercurio Elio S. Solimeno lezione 3 14
decomposizione spettrale mediante un prisma S. Solimeno lezione 3 15
spettrometro di Kirchhoff e Bunsen proiettore scala graduata prisma dispersivo fenditura di ingresso telescopio per l osservazione dello spettro S. Solimeno lezione 3 16
spettrometro a reticolo di diffrazione reticolo di diffrazione di Rowland spettrometro S. Solimeno lezione 3 17
spettroscopia X S. Solimeno lezione 3 18
righe emesse dagli elettroni del bersaglio che decadono nello stato fondamentale lasciato libero dagli elettroni espulsi dall impatto del fascio di elettroni incidenti Spettri di emissione X radiazione emessa dagli elettroni incidenti decelerati dall impatto col ersaglio S. Solimeno lezione 3 19
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Legge di Moseley diagramma di Moseley costante di Rydberg Z numero atomico σ coefficiente di schermaggio S. Solimeno lezione 3 21
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analisi dei raggi X mediante scattering di Bragg investendo un cristallo con raggi X, vengono riflessi solo quelli con λ che soddisfa la legge di Bragg; ruotando il cristallo rispetto al fascio si varia θ e con esso il λ riflesso S. Solimeno lezione 3 23
diagramma di Grotrian per l idrogeno S. Solimeno lezione 3 24
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diagramma di Grotrian per il Calcio S. Solimeno lezione 3 26
spettro di energia elettronica in un cristallo S. Solimeno lezione 3 27