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Scienze e tecnologie chimiche
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15.1.4
Emissione di radiazione elettromagnetica
Gli atomi, gli ioni e le molecole possono essere eccitati ad uno o più livelli ener-
getici superiori mediante numerosi processi, inclusi il bombardamento con
elettroni o con altre particelle elementari, l’esposizione al plasma ad elevata
temperatura, alla fiamma, all’arco elettrico o l’esposizione ad una sorgente di
radiazione elettromagnetica. La vita media di una specie eccitata è general-
mente variabile (da 10
–9
fino a 10
–6
s), e il rilassamento ad un livello energetico
più basso o allo stato fondamentale ha luogo con un rilascio dell’energia in
eccesso nella forma di radiazione elettromagnetica, calore, o forse entrambi.
Spettri di emissione
La radiazione di una sorgente è convenientemente caratterizzata per mezzo di
uno spettro di emissione, che usualmente ha la forma di un grafico della poten-
za relativa della radiazione emessa in funzione della lunghezza d’onda o fre-
quenza. Tre tipi di spettri sono possibili:
a
righe
, a
bande
e
continuo
.
Spettri a righe
Gli spettri a righe si incontrano quando le specie radianti sono particelle ato-
miche individuali ben separate, come in un gas. Le particelle individuali in un
mezzo gassoso si comportano indipendentemente, e lo spettro consiste di una
serie di linee nette con larghezza da circa 10
–1
a 10
–2
Å (da 10
–2
a 10
–3
nm).
Spettri a bande
Gli spettri a bande si producono spesso in sorgenti spettrali a causa della pre-
senza di radicali o di piccole molecole gassose. Sono quindi presenti serie di
linee strettamente spaziate che non sono completamente risolte dallo strumen-
to utilizzato per ottenere lo spettro. Le bande nascono dai numerosi livelli vi-
brazionali quantizzati che sono sovrapposti ai livelli energetici elettronici fon-
damentali di una molecola.
Spettri continui
Una radiazione veramente continua è prodotta quando i solidi, come il carbo-
nio e il tungsteno, sono riscaldati ad incandescenza. La radiazione termica di
questo tipo, che è chiamata
radiazione di corpo nero
, è caratteristica più della
temperatura della superficie emittente che del suo materiale. La radiazione di
corpo nero è prodotta da numerose oscillazioni atomiche e molecolari eccita-
te, mediante energia termica, nel solido condensato.
I solidi riscaldati sono impiegati come sorgenti di radiazione nell’infrarosso,
nel visibile e nell’ultravioletto vicino, negli strumenti analitici.