Didattica di Scienze

Spettri a righe di emissione

Una sostanza gassosa a bassa pressione in un tubo in cui è stato fatto precedentemente il vuoto,, portata ad alta temperatura o sottoposta a scariche elettriche, emette luce (ad esempio una lampada a vapori di idrogeno). Se con uno spettroscopio si analizzano le radiazioni emesse, si osserva uno spettro formato da una serie di righe nette di colori diversi su uno sfondo nero e non il classico "arcobaleno".
Ogni elemento chimico allo stato atomico produce un proprio spettro a righe, diverso da quello di tutti gli altri che ne permette quindi l'identificazione. Il numero di righe e la loro lunghezza d'onda (corrispondente ciascuna ad un colore) dipendono dal tipo di elemento.
La spiegazione degli spettri a righe fu possibile solo dopo l' ipotesi di Max Planck (1858-1947), secondo il quale l'energia radiante non viene emessa oppure assorbita in modo continuo, ma per piccolissime quantità finite, discontinue, chiamate quanti. Ogni quanto di frequenza ha una energia E data dalla relazione:

dove h è la costante di Planck e vale 6,625 x 10-34 Js.
L'osservazione e lo studio degli spettri di emissione a righe, soprattutto di quello dell'atomo di idrogeno, offrì a Niels Bohr (1885-1962) le basi per una interpretazione della struttura degli atomi che costituiscono la materia.

Qui di seguito una animazione che mostra la quantizzazione dell'energia e la formazione dello spettro a righe di emissione.

Esempi di spettri a righe di emissione di alcuni elementi:

Una bellissima simulazione in Java da scaricare prodotta dal progetto PhET dell'Università del Colorado. Potete variare molti parametri e creare lo spettro a riche di emissione corrispondente.

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