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FISICA QUANTISTICA Quantizzazione dellenergia Onde materiali Struttura atomica e molecolare Spettroscopia 1.

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Presentazione sul tema: "FISICA QUANTISTICA Quantizzazione dellenergia Onde materiali Struttura atomica e molecolare Spettroscopia 1."— Transcript della presentazione:

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2 FISICA QUANTISTICA Quantizzazione dellenergia Onde materiali Struttura atomica e molecolare Spettroscopia 1

3 Effetto fotoelettrico 2

4 3

5 4

6 ν min = Ф/h E c = h ν Ф = K max = eV a Va potenziale darresto Effetto fotoelettrico 5

7 6

8 FOTONI 7

9 Energia dellonda elettromagnetica Le onde elettromagnetiche trasportano energia sotto forma di particelle di luce dette fotoni, emessi o assorbiti in transizioni atomiche o molecolari. Lenergia è proporzionale alla frequenza: E = h con h = Js (costante di Planck). Nella luce visibile lemissione o lassorbimento dei fotoni determina il colore dei corpi: bianco = emissione di tutte le frequenze visibili nero = assorbimento di tutte le frequenze visibili Luce gialla: = 600 nm = c/ = ( m/s)/( m) = Hz = Hz E = h = ( J s)( Hz) = J = 2 eV Es. 8

10 Spettro elettromagnetico = c E = h ONDE RADIO MICRO ONDE INFRA- -ROSSO ULTRA- -VIOLETTO RAGGI X GAMMA –2 10 –4 10 –6 10 –8 10 –10 10 –12 10 –14 (m) (m) (Hz) (Hz) Hz (cm)(mm) ( m) (Å) (fermi) (nm) VISIBILE MeVMeV keVkeV GeVGeV (eV) E (nm) colori 9

11 Radiazione visibile (Luce) 10

12 11

13 Analisi spettrale Unonda policromatica può essere separata nelle sue componenti mediante lanalisi spettrale, che può essere effettuata utilizzando dispositivi che separano spazialmente le componenti di colore diverso. Un dispositivo per lanalisi spettrale è costituito da un prisma di vetro, il cui indice di rifrazione varia con la frequenza (dispersione dellonda e.m.). Un altro dispositivo per lanalisi spettrale è il reticolo di diffrazione, che utilizza il fenomeno dellinterferenza per effettuare tale decomposizione. 12

14 13

15 Reversibilità delle righe di emissione e di assorbimento –1859, G R Kirchhoff e R Bunsen demonstrano la reversibilità delle righe di emissione 14

16 Spettri Spettri di emissione nel visibile 15

17 Balmer: metodo scientifico inverso Johannus Balmer è un insegnante svizzero Trova una formula analitica che descrive I dati sperimentali della serie di righe visibili dellidrogeno Che nella forma : Interpreta anche le altre serie di spettri. Balmer LymanPaschen Pfund Brackett 16

18 r 1 = nm 17

19 Atomo di Bohr 18

20 19

21 Confinamento orbitale di unonda 20

22 Interazione corpuscoli - fenditure 21

23 Interazione corpuscoli - fenditure 22

24 Proprietà Ondulatorie delle Particelle Immagini di diffrazione dello stesso materiale policristallino con impiego di elettroni di bassa energia (LEED) e radiazioni e.m. a corta lunghezza donda (raggi X) De Broglie 1923: anche le particelle sono onde p=h/ =h/p Davisson e Germer 1927 Raggi X Elettroni 23

25 Trasmissione 24

26 Riflessione Scansione 25

27 26

28 Struttura Atomica 27

29 I fotoni sono emessi da salti di elettroni tra livelli energetici 28

30 Spettro dellidrogeno Spettro prodotto da un tubo a Idrogeno. V=5000 V Reticolo di diffrazione 600 linee/mm Serie di Balmer Serie di Paschen infrarosso Serie di Paschen ultravioletto 29

31 Struttura atomica 30

32 Struttura atomica 31

33 Struttura atomica 32

34 Struttura atomica 33

35 Tavola periodica degli elementi TAVOLA PERIODICA DI MENDELEEV Elementi chimici: atomi con diverso Z naturali: da idrogeno (Z=1) a uranio (Z=92) artificiali: tecnezio (Z=43) e transuranici (Z>92) 34

36 Struttura atomica 35

37 Struttura atomica 36

38 Struttura atomica 37

39 Atomi con più elettroni LiHe Gli spettri ottici derivano dalleccitazione degli elettroni più esterni Li 1s 2 2s 1 Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 He 1s 2 38

40 Distribuzione di probabilità di stati atomici n,l,ml=2,0,0 n,l,ml=2,1,0n,l,ml=2,1,1 39

41 40

42 41

43 Orbitali Molecolari 42

44 Orbitali Molecolari 43

45 Orbitali Molecolari Chimica quantistica (N 2 ): Orbitali 4f Elettronica : 13,6 eV Gravità: 2, eV Energie di legame: 44

46 Misure di assorbimento Sorgente di luce Monocromatore Campione Rivelazione ed amplificazione Raccolta dati I0I0 I 45

47 Legge di Lambert I I-dI dx dI=- Idx :Coeff. Di Attenuazione I=I 0 e - x SEV (spessore di dimezzamento s) dI/I = -μdx dI/I = (- μdx) ½I 0 = I 0 exp[- μs]-log2 = - μs s = log2/μ = 0.693/μ 46

48 Strumentazione Rivelatore Sorgente Monocromatore Campione Scintillatori, rivelatori a stato solido Lampade ad incandescenza Lampade a gas Laser Sorgenti di luce di sincrotrone SORGENTI MONOCROMATORI c-Si RIVELATORI 47

49 Fluorescenza e fosforescenza Diseccitazione da singoletto Energia più elevata Vita media sec Diseccitazione da tripletto Energia ridotta Vita media: sec FLUORESCENZA FOSFORESCENZA 48

50 Fluorescenza e fosforescenza 49

51 Fluorescenza e Fosforescenza: legge di Stokes 50

52 Assorbimento e fluorescenza per antracene in soluzione di cicloesano 51

53 Diagramma di Jablonski 52

54 Diagramma di Jablonski 53


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