COME
FUNZIONA LA
SPETTROSCOPIA
(ovvero
la luce della materia)
Che
cos'è lo spettro
(non è un fantasma...)
Come
già accennato, fu Newton
il primo scienziato moderno ad approfondire gli studi sulla luce. Newton
scoprì che la luce bianca che proviene dal Sole, se passata attraverso
un prisma, viene scomposta a ventaglio e se ne possono distinguere tutti
i colori che la compongono.
Che la luce venga rifratta è evidente nel classico esempio della
matita immersa in un contenitore pieno d'acqua: la sua forma si spezza,
proprio perché l'acqua agisce da prisma e rifrange l'immagine.
Come mai succede questo? Newton volle dimostrare come
i colori dello spettro non siano creati dal prisma stesso (come
sosteneva Cartesio),
ma che la luce che colpiva il prisma avesse
già in sé tutti i colori che ne scaturivano.
Legò assieme due fili di diverso colore, uno rosso e uno blu, e
notò come i due fili osservati attraverso il prisma non fossero
più continui tra loro, ma l'immagine di uno era più bassa
rispetto a quella dell'altra. I due fili, visti
attraverso il prisma, non erano più sulla stessa retta perché
il prisma spostava (rifrangeva) l'immagine di un colore più di
quello dell'altro.
La comparsa delle righe nere
Nel
1802, W. H. Wollastron, inglese, grazie ad una più precisa osservazione
dello spettro solare, notò che al suo interno comparivano delle
righe verticali nere. Tuttavia non ebbe la costanza di approfondire l'argomento.
Nel
1914 fu un giovane ottico tedesco, J. Von Fraunhofer, a capire che le
righe nere avevano una loro regolarità, e che in ogni porzione
di colore proveniente dalla luce del sole erano presenti sempre ben determinate
righe scure, delle medesima grandezza e nella medesima posizione.
Fu invece Gustav Kirchhoff, tedesco di Heidelberg, a dare una spiegazione
alla natura delle righe nere. Kirchhoff scoprì che i gas incandescenti
ad alta pressione che compongono il sole emettono uno spettro di luce
continua (ovvero diffusa), mentre i gas incandescenti a bassa pressione,
che si trovano sulla sua superficie, emettono uno spettro discontinuo.
Esempio
di spettro continuo. L'originale luce bianca solare è scomposta
uniformemente in tutti i colori. I gas ad alta pressione emettono
radiazioni diffuse.
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Esempio
di spettro non continuo.
I gas incadescenti a più bassa pressione emettono radiazioni che si concentrano molto vicine tra loro. Ad esempio, il sodio è caratterizzato da due linee vicine nella banda del giallo. Queste due linee sono "l'impronta digitale" del sodio. |
La lunghezza d'onda degli elementi a bassa pressione (immagine B) entra in interferenza con quella degli elementi ad alta pressione (immagine A), e, sovrapponendosi e annulandosi a vicenda, creano l'effetto visivo delle righe nere.
Le applicazioni pratiche
Visto
che ogni elemento emette onde di luce che formano una caratteristica e
personale righatura, gli scienziato usano la spettroscopia per identificare
gli elementi che compongono le stelle, le galassie, i pianeti, e in generale
ogni corpo celeste che emetta luce e quindi radiazioni (la luce è
una radiazione elettro-magnetica, ricordate?).
Ecco svelato il mistero di come facciano i nostri amabili scienziati a
sapere così tante cose dell'universo senza averle ma toccate con
mano! Potenza della luce...