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Diffrazione
La luce emessa dalla sorgente
S
passa attraverso una sottile fenditura
F
posta nel
piano focale della lente
L
1
; l’insieme fenditura-lente costituisce il
collimatore C
. Da
L
1
emerge un fascio di raggi paralleli che incide ortogonalmente sul reticolo
R
. I
raggi trasmessi dal reticolo secondo una certa direzione
q
sono focalizzati dal siste-
ma di lenti
L
2
e
L
3
che costituiscono il
telescopio T
e possono essere osservati diret-
tamente con l’occhio. Muovendo il telescopio non si osserva nulla a meno che esso
non sia posizionato secondo una direzione
q
l
che soddisfa alla (16.11):
l
sen
q
l
=
m
––– .
d
Noto il passo
d
del reticolo, misurato l’angolo
q
l
con un goniometro di precisione e
individuato l’ordine
m
, si determina il valore della lunghezza d’onda.
In corrispondenza ad ogni angolo
q
l
si osserva una
riga colorata
, caratteristica
della lunghezza d’onda
l
, che è l’
immagine della fenditura F data dallo spettrosco-
pio
; a questa riga si dà il nome di
riga spettrale
(si veda la nota alla fine del para-
grafo). L’insieme delle righe spettrali forma lo
spettro di emissione della sostanza
che costituisce la sorgente. Gli spettri di emissione si distinguono in:
1)
spettri a righe
corrispondenti ad una successione discreta di lunghezze
d’onda e quindi di righe spettrali;
2)
spettri a bande
nei quali le righe sono addensate con continuità nell’intorno di
certe lunghezze d’onda, formando delle bande di lunghezze d’onda tra loro separate;
3)
spettri continui
, consistenti in una successione continua di lunghezze d’onda
all’interno di un intervallo relativamente largo.
Gli spettri a righe e gli spettri a bande sono emessi da
gas e vapori a pressione
non troppo elevata
; i primi sono dovuti ad atomi isolati, i secondi a molecole biato-
miche o pluriatomiche. L’eccitazione può essere provocata dall’alta temperatura di
una fiamma, come avviene ad esempio bruciando il sodio, oppure dal passaggio di
corrente elettrica, come si realizza nelle lampade a scarica contenenti idrogeno,
elio, neon, mercurio, sodio. Nella figura 16.29 sono riportati gli spettri a righe per
l’idrogeno monoatomico, l’elio, il sodio e il mercurio.
Gli
spettri a righe e a bande sono caratteristici degli elementi che li emettono
; non
vi sono spettri comuni a due elementi e neppure singole righe. Su questo fatto è basa-
ta l’analisi spettroscopica per il riconoscimento degli elementi. Come avremo modo
di approfondire nel capitolo 18, lo spettro di emissione a righe è una conseguenza
diretta della struttura dell’atomo, in cui gli elettroni possono occupare stati di energia
quantizzati (vedi paragrafi 2.3 e 13.8). La conoscenza dello spettro di emissione di un
atomo permette così di avere una conoscenza diretta dei
livelli energetici.
Spettri d’emissione
SPETTRO A RIGHE
MERCURIO
SODIO
ELIO
IDROGENO
750
700
650
600
550
500
450
400 nm
Figura 16.29