Intensità delle linee spettrali

L’intensità di una linea spettrale a una data frequenza è correlata alla velocità di assorbimento o di emissione a quella determinata frequenza.

Alle frequenze a cui non corrisponde una transizione tra due stati energetici non corrisponde alcuna linea spettrale e, poiché a tali frequenze non può corrispondere un assorbimento, l’intensità della linea spettrale è pari a zero e quindi non viene osservata alcuna linea.

Einstein individuò tre diversi contributi che intervengono nelle transizioni energetiche tra stati differenti: l’assorbimento stimolato, l’emissione stimolata e l’emissione spontanea.

Assorbimento stimolato

L’assorbimento stimolato si verifica quando la transizione da un livello a bassa energia a un livello ad alta energia è dovuta all’oscillazione di un campo elettromagnetico alla frequenza di transizione.  Se un atomo ha un elettrone nel livello fondamentale ad energia E1 e un livello eccitato ad energia E2 viene colpito da un fotone incidente avente frequenza ν = E2 – E1/h passa dallo stato fondamentale a quello eccitato

Quanto più intensa è la radiazione incidente tanto maggiore è la velocità con cui vengono indotte le transizioni e quindi tanto più forte è l’assorbimento. La velocità di transizione allo stato a maggior energia è data da:

w = B ρ

dove w è la velocità di transizione, B è un coefficiente detto coefficiente di assorbimento stimolato di Einstein e ρ è la densità energetica della radiazione nell’intervallo  di frequenze da ν a ν+dν.  Quando la radiazione è emessa dal corpo nero alla temperatura T il valore di ρ è dato dalla distribuzione di Planck:

ρ = 8πhν3/ c3( ehν/kT – 1)

La velocità totale di assorbimento W è data dal numero di molecole eccitate per unità di tempo ed è data dal prodotto tra la velocità di transizione w di una singola molecola e il numero di molecole presenti N: W =Nw

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Author: Chimicamo

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