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LUCE. Si ha diffrazione quando la luce non si propaga in linea retta e invade quella che dovrebbe essere una zona d’ombra. La diffrazione è un fenomeno.

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Presentazione sul tema: "LUCE. Si ha diffrazione quando la luce non si propaga in linea retta e invade quella che dovrebbe essere una zona d’ombra. La diffrazione è un fenomeno."— Transcript della presentazione:

1 LUCE

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3 Si ha diffrazione quando la luce non si propaga in linea retta e invade quella che dovrebbe essere una zona d’ombra. La diffrazione è un fenomeno tipico delle onde, che non si spiega con il modello corpuscolare della luce. Infatti, questo modello prevede che i corpuscoli di luce si propaghino sempre in linea retta.

4 cannucce

5 Riflessione: si verifica quando la luce incontra una superficie lucida, per esempio uno specchio. Il raggio che proviene dall'oggetto, (chiamato raggio incidente), e il raggio che ritorna dalla superficie lucida (chiamato raggio riflesso), formano angoli uguali con la superficie riflettente.

6 Rifrazione: È un fenomeno dovuto alla diversa velocità della luce in mezzi diversi

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9 Quando una radiazione elettromagnetica attraversa la materia vi è sempre una interazione; la natura di questa interazione può variare da un caso all’altro. La radiazione trasmessa può: assumere diverse direzioni di propagazione (riflessione, rifrazione) vibrare su un piano diverso (polarizzazione), viaggiare con velocità minore, essere meno intensa di quella incidente (assorbimento). Luce-Materia

10 Che cosa è la radiazione elettromagnetica? una forma di energia che si propaga attraverso lo spazio ad altissima velocità. Modello classico ad onda sinusoidale La radiazione elettromagnetica è composta da onde elettromagnetiche, consistenti, cioè, nell'oscillazione concertata di un campo elettrico e di un campo magnetico. Queste onde si propagano in direzione ortogonale a quella di oscillazione Radiazione Elettromagnetica

11 Le onde elettromagnetiche sono definite da alcuni parametri quali: lunghezza ampiezza frequenza velocità di propagazione energia intensità Radiazione Elettromagnetica

12 Proprietà delle onde = lunghezza d’onda Radiazione Elettromagnetica

13 p pico n10 -9 nano μ10 -6 micro m10 -3 milli c10 -2 centi Nel SI l’unita’ di misura e’ il metro (m). Per lunghezze d’onda corte si usano i prefissi: Si usa anche l’Angström (Å) che corrisponde a m. Proprietà delle onde = lunghezza d’onda Radiazione Elettromagnetica

14 Proprietà delle onde = lunghezza d’onda Radiazione Elettromagnetica

15 Nel SI l’unita’ di misura e’ l’Hertz (Hz, ha le dimensioni di s -1 ). Corrisponde al numero di cicli al secondo. Si usano i prefissi: M10 6 mega G10 9 giga T10 12 tera P10 15 peta E10 18 exa Proprietà delle onde  = frequenza Radiazione Elettromagnetica

16 c=  =2,9979*10 8 m/s Proprietà delle onde c=velocità Radiazione Elettromagnetica

17 E=h h=6,62618* J s Costante di Planck Proprietà delle onde E=energia Intensità (legata all’ ampiezza dell’onda) Joule su metri quadrati al secondo (J/(m 2 ·s)). la quantità di energia trasportata per unità di tempo e di superficie ortogonale alla direzione di propagazione. Radiazione Elettromagnetica

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19 LA NATURA CORPUSCOLARE DELLA LUCE

20 LA NATURA CORPUSCOLARE DELLA LUCE

21 Emerse quindi un nuovo modello del campo elettromagnetico, descritto dalla MECCANICA QUANTISTICA: la luce, accanto alle proprietà ondulatorie classiche, in determinate condizioni, manifesta anche proprietà corpuscolari. Questi "quanti di luce" di cui è composta la radiazione elettromagnetica sono detti fotoni LA NATURA CORPUSCOLARE DELLA LUCE

22 Modello corpuscolare la radiazione è descritta come un flusso di particelle discrete, o pacchetti d’onde, chiamati fotoni. Da una parte, i fotoni hanno caratteristiche simili a quella di un onda (es. hanno una frequenza e danno fenomeni di interferenza), dall’altra hanno proprietà simili a quella di una particella. L’energia di un fotone è proporzionale alla frequenza della radiazione elettromagnetica a cui appartiene: E=h Che cosa è la radiazione elettromagnetica? una forma di energia che si propaga attraverso lo spazio ad altissima velocità. Radiazione Elettromagnetica

23 white-light-reflection-absorption.html

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29 Origine del colore La percezione del colore ha origine dalla luce bianca che colpisce le superfici degli oggetti. Essi a loro volta hanno la proprietà di riflettere tutta o parte della luce che ricevono; più in particolare, la superficie di un oggetto trattiene alcune frequenze luminose e ne riflette altre Una superficie che ai nostri occhi appare di colore giallo assorbe le radiazioni corrispondenti al colore blu, riflettendo quelle che formano il colore giallo(rosso + verde) Una superficie che ai nostri occhi appare di colore bianco riflette tutte le radiazioni (rosso, verde e blu) Una superficie che ai nostri occhi appare di colore nero assorbe tutte le radiazioni colorate.

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31 Percezione del colore Il colore è la percezione visiva generata dai segnali nervosi che i fotorecettori della retina inviano al cervello quando assorbono le rem di determinate lunghezze d’onda ed intensità nel cosiddetto spettro visibile o luce

32 Nelle piante la colorazione dipende dalla presenza di pigmenti prodotti dagli stessi organismi. Un pigmento è una qualsiasi sostanza che assorbe luce. I colori blu, viola, rosso porpora, rosso scuro e scarlatto di alcune cellule vegetali sono dovuti alle antocianine, le quali, a differenza della maggior parte degli altri pigmenti vegetali, sono solubili in acqua e disciolte, dunque, nel succo vacuolare. Le antocianine danno il colore rosso e blu a molti ortaggi (ravanello,rapa e cavolo), ai frutti (come uva, ciliegie) e molti fiori (come geranio, fiordaliso, rosa e peonia).

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35 Saggio alla fiamma Atomi di Litio (Li) = rosso cupo Atomi di Sodio (Na) = arancione intenso Atomi di Potassio (K) = lilla Atomi di Calcio (Ca) = arancione e sprazzo rosso Atomi di Stronzio (Sr) = rosso vivo Atomi di Bario (Ba) = verde chiaro Atomi di Boro (B) = verde intenso Atomi di Rame (Cu) = azzurro-verde a sprazzi

36 Saggio alla fiamma MATERIALI: Un filo di nichel cromo (Ni-Cr) lungo circa cm, una provetta, HCl, un bunsen, un portaprovette, un contagocce, una tavolozza di ceramica per le sostanze, Sali di diversi elementi: cloruro di sodio, solfato di rame, cloruro di potassio o altro sale di potassio, cloruro di calcio ecc. METODO: Prendere un filo di Ni-Cr lungo circa cm. Mettere il filo in una provetta con HCl e passarlo sulla fiamma. Ripetere quest'operazione fino a quando il filo non la colora più (è pulito). Bagnare il filo con HCl e far aderire sulla punta qualche cristallo di sostanza. Passare il filo sulla fiamma e osservare il colore, sia normalmente, sia con un vetro al cobalto (per vedere il K). Prima di analizzare un'altra sostanza pulire bene il filo con passaggi successivi acido-fiamma.

37 L’interazione tra energia radiante e materia segue differenti meccanismi a seconda della radiazione impiegata il passaggio di un atomo o molecola da uno stato energetico ad un altro. Quantizzazione di Energia

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43 Assorbimento ed emissione di radiazione elettromagnetica da parte di un atomo

44 Quantizzazione di Energia Rotazione Vibrazione in virtù’ della rotazione intorno al suo centro di massa per gli spostamenti periodici degli atomi dalla loro posizione di equilibrio Elettronica poiché gli elettroni intorno all’atomo o quelli di legame sono in continuo movimento.

45 L’energia interna delle molecole è quantizzata (sono permessi solo valori finiti) e l’energia di ogni molecola poliatomica deriva da diversi contributi : E tot = E tras + E rot + E vib +E ele + E elv + E n E tras = Energia traslazionale dovuta al movimento dovuta al movimento traslazionale della molecola della molecola E rot = Energia rotazionale dovuta al movimento di rotazione della molecola E vib = Energia vibrazionale dovuta alle vibrazioni cui sono soggetti gli atomi della molecola E ele = Energia dovuta agli elettroni di non legame (interni) E elv = Energia dovuta agli elettroni di valenza E n = Energia nucleare legata all’energia delle particelle che compongono il nucleo Quantizzazione di Energia

46 Livello elettronico fondamentale Primo livello elettronico eccitato E1E1 E2E2 Livelli vibrazionali Livelli rotazionali E3E3  E 1 >  E 2 >  E 3 Quantizzazione di Energia

47 Livello elettronico fondamentale Primo livello elettronico eccitato Eccitazione assorbimento Eccitazione e Rilassamento e-e- e-e-

48 Primo livello elettronico eccitato Rilassamento emissione Eccitazione e Rilassamento Rilassamento non radioattivo: l’energia viene trasferita mediante piccole collisioni alle molecole circondanti, ma senza emissione di fotoni. C’è un piccolo aumento di temperatura nel mezzo. Rilassamento radioattivo (EMISSIONE): l’energia viene trasferita mediante emissione di fotoni. Si può raggiungere uno stato intermedio di decadimento termico e riemissione di una radiazione con frequenza minore della radiazione che provoca l’eccitazione, si parla in questo caso di fluorescenza e di fosforescenza. In alcuni casi, l’energia elettromagnetica assorbita è rilassata interamente in forma di radiazione con frequenza diversa, si ha allora la diffusione per effetto Raman.

49 Spettroscopia di assorbimento studia l’assorbimento di radiazione elettromagnetica da parte di atomi e molecule. Spettroscopia

50 Spettroscopia di emissione studia l’emissione di radiazione elettromagnetica da parte di atomi e molecole. Spettroscopia

51 Tanto la spettroscopia di emissione quanto quella di assorbimento forniscono identica informazione circa gli intervalli che separano i livelli energetici; la scelta di una tecnica rispetto ad un’altra poggia su considerazione di ordine pratico. Spettroscopia


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