Lo spettro della luce LASER CACCIA AGLI SPETTRI Cos'è uno spettro? Lo spettrofotometro Lo spettro della luce LASER Lo spettro della luce bianca Spettri di luce filtrata

Cos'è uno spettro? Se ad un elettrone viene fornita energia (termica, elettromagnetica…), esso passa dallo stato fondamentale a uno stato eccitato, saltando ad un livello energetico superiore. Ritornando allo stato fondamentale, gli elettroni compiono dei salti emettendo onde elettromagnetiche di diverse frequenza generando così spettri di emissione. SI POSSONO DISTINGUERE DUE PRINCIPALI TIPI DI SPETTRI… Energia fornita 1 2 3 4 Elettrone allo stato fondamentale Elettrone eccitato

Spettri continui Se facciamo passare la luce emessa da una comune lampadina a incandescenza attraverso un reticolo di diffrazione, ciò che otteniamo è uno spettro continuo, ovvero che contiene tutte le lunghezze d'onda e non solo alcune, come ci si aspetterebbe. Questo accade perchè il filamento della lampadina portato ad incandescenza è un metallo allo stato solido e quindi contiene moltissimi atomi in ciascuno dei quali i livelli energetici permessi per gli elettroni sono molto vicini uno all'altro: gli elettroni emettono quindi praticamente ogni frequenza e lunghezza d'onda del visibile e dell'infrarosso vicino.

Spettri a righe Per poter ottenere uno spettro che contenga soltanto alcune lunghezze d'onda caratteristiche di un elemento, è necessario che quest'ultimo sia allo stato gassoso e sia estremamente rarefatto. Queste condizioni si realizzano nelle lampade al sodio, all'elio, all'idrogeno etc...nelle quali piccole quantità del gas vengono attraversate da corrente elettrica. Ciò che si ottiene analizzando la luce emessa da una di queste lampade con uno spettroscopio, è uno spettro a righe, cioè contenente soltanto l' impronta elettromagnetica dell'elemento oggetto di analisi.

Studiamo gli spettri con lo SPETTROFOTOMETRO

Come funziona lo spettrofotometro

Lo spettro della luce LASER

Calcoliamo il passo del reticolo Calcoliamo ora il passo del reticolo (numero di fenditure per millimetro) Il valore indicato dal costruttore è di 1660 fenditure/mm. Non essendo possibile osservare la diffrazione alla Fraunhofer (su schermo molto lontano), abbiamo dovuto servirci di una lente. Vogliamo quindi verificare se l’uso della lente modifica in qualche modo lo svolgersi del fenomeno. d Dx Noi sappiamo che per il primo massimo vale la relazione p sen  = 1 λ nel caso del massimo di primo ordine. Per calcolare il passo (p) λ deve essere noto. Utilizziamo quindi una sorgente che emetta luce monocromatica di lunghezza d’onda nota: il laser (680±10 nm).

p = / sen = 700  10/sin(0,42)= 1673fenditure per trovare l’angolo  misuriamo la distanza sull’asse orizzontale tra il massimo centrale e il massimo di primo ordine (y – y0) . Converto questo valore (espresso in gradi) in radianti tramite la relazione: (gradi): 360= (rad): 2 p = / sen = 700  10/sin(0,42)= 1673fenditure Y – Y0

Spettro della luce bianca Massimo sulle frequenze della luce verde – gialla. Il sensore occhio è infatti particolarmente sensibile alla luce verde – gialla, e le lampadine sono costruite in questo modo proprio per questo motivo.

Spettro della luce filtrata Posizioniamo ora davanti alla sorgente dei filtri (abbiamo usato filtro rosso, blu, verde, viola). SPETTRO DELLA LUCE FILTRATA CON IL FILTRO VIOLA Spettro luce bianca Spettro luce filtrata

CONSIDERAZIONI SUL GRAFICO: l'intensità massima è stata ridotta dalla presenza del filtro a causa dell'assorbimento    nello spettro sono state tagliate (assorbite dal filtro) alcune lunghezze d'onda presenti nello spettro iniziale: quelle corrispondenti alla luce rossa, arancio, gialla, verde   il filtro lascia passare luce di colore blu-viola, mentre taglia le altre.

Poichè si può ottenere luce bianca sovrapponendo luci colorate rossa (R), verde (G) e blu (B) ( PUOI OSSERVARE QUESTO FENOMENO NELL’APPOSITO STAND) , si potrà ottenere lo spettro della luce bianca sovrapponendo gli spettri delle tre luci colorate? TEORICAMENTE SI’ ma…. Abbiamo provato a registrare i tre spettri dopo aver filtrato la luce della lampadina rispettivamente con i filtri rosso, verde e blu.  Abbiamo poi sovrapposto in uno stesso grafico i tre spettri.   Si osserva bene che i filtri blu e verde tagliano le frequenze della luce corrispondenti ai colori rosso-arancio. Il filtro blu produce un risultato paragonabile con quello ottenuto con il filtro viola.  Lo spettro ottenuto con il filtro rosso invece mostra che il filtro era in realtà un vetro colorato. Infatti non taglia in modo apprezzabile le frequenze dei colori verde o blu, ma le attenua di poco.

Quali frequenze sono state tagliate? Disponendo di un grafico dello spettro della luce filtrata è possibile scoprire quali frequenze sono state tagliate dal filtro sfruttando il fattore di scala, determinato a partire dallo spettro della luce laser. Fs =  / (y – y0) Le lunghezze d’onda tagliate si trovano tramite la relazione… D x Fs = lunghezze d’onda tagliate dal filtro D