lionelgreenstreet_at_gmail.com ha scritto:
> Ho alcuni dubbi sull'interazione tra radiazione e materia e mi
> piacerebbe avere delle delucidazioni a riguardo...
"Alcuni" dubbi?
Fai tante di quelle domande che ci vorrebbe un libro intero per
risponderti.
O meglio: un libro non basterebbe, perche' si va dall'e.n. classico
avanzato alla fisica dei solidi all'elettrodin. quantistica...
Cerco di dire qualcosa, ma saro' ben lontano dall'essere completo.
> Considero l'interazione tra una radiazione ed un elettrone presente in
> un metallo e quindi libero di muoversi. L'elettrone inizialmente �
> nello stato di riposo, successivamente sente il campo elettrico della
> radiazione e si muove coerentemente a questa. Il movimento a sua volta
> lo rende sensibile alla componente magnetica della radiazione e quindi
> subisce una forza di lorentz: tale forza spinge lungo una direzione
> l'elettrone il quale essendo libero di muoversi (� in un metallo)
> genera una corrente elettrica. E' giusto questo ragionamento?
Non mi pare.
In primo luogo, nell'interazione tra elettroni e radiazione nelle
condizioni ordinarie il campo magnetico ha effetto trascurabile.
O meglio, e' importante solo per spiegare come mai la radiazione puo'
cedere impulso all'elettrone.
Ma e' la situazione generale che non capisco: proprio perche gli
elettroni sono liberi, un'onda e.m. non si puo' propagare liberamente
in un metallo.
> Considerando invece un materiale dielettrico, questo presenta
> elettroni che non sono liberi di muoversi ma che egualmente sentono la
> componente elettrica della radiazione: questi si muovono coerentemente
> al campo elettrico ma le loro oscillazioni sono smorzate per effetto
> dell'attrazione con il nucleo.
E' improprio dire "smorzate": avrai delle oscillazioni armoniche
_forzate_ dal campo della radiazione, con ampiezza che dipende in un
modo caratteristico dall relazione che c'e' tra la frequenza dell'onda
e quella delle oscillazioni proprie degli elettroni.
(Questo e' un modello "classico", ossia "alla Lorentz".)
> Come tutte le cariche che si muovono di moto non uniforme, queste
> emettono delle radiazioni che sono della stessa frequenza dell'onda
> incidente che ha generato il movimento della carica. Di conseguenza
> un'onda elettromagnetica all'interno di un materiale avr� D=eE+P dove
> E � il campo elettrico che non � stato "assorbito" dagli elettroni,
> mentre P � la conseguenza dell'assorbimento della radiazione da parte
> dell'elettrone.
Al tempo! Qui stai facendo confusione.
La polarizzazione P non ha niente a che vedere con la radiazione
emessa dagli elettroni, ma solo col fatto che gli atomi del
dielettrico di _polarizzano_, proprio a causa dello spostamento degli
elettroni dalla loro posizione di riposo.
Infatti avrai polarizzazione anche in un campo statico, non occorre
un'onda.
> Infine considero l'effetto compton:
> ...
> In secondo luogo non ho ben capito quando si presenta l'effetto
> compton, ovvero quando la radiazione deve essere studiata come fotone.
Infatti: l'effetto Compton si vede con radiazioni di frequenza assai
maggiore di quella visibile.
In quelle condizioni puoi dimenticare che gli elettroni sono in un
materiale, legati ad atomi o no non importa.
Le energie dei fotoni incidenti sono talmente maggiori delle energie
di legame degli elettroni, che questi possono essere trattati come
liberi.
Se queste condizioni non fossero verificate, l'effetto risultante
sarebbe piu' complicato, perche' parte dell'energia dei fotoni
andrebbe spesa a staccare gli elettroni dagli atomi.
La scelta della grafite per l'esperimento credo che fosse piu' o meno
questa.
E' bene che si tratti di un materiale solido, per avere un'alta
densita' di elettroni presenti.
E' bene che si tratti di atomi di basso numero atomico, in modo che le
energie di legame degli elettroni siano comunque piccole.
Il litio metallico sarebbe andato anche meglio, ma non credo fosse
facilmente reperibile, e forse non e' cosi' trattabile per le sue
proprieta' chimiche.
Nota che l'effetto Compton non interessa solo gli elettroni della
banda di conduzione, ma *tutti* gli elettroni, anche quelli degli
strati piu'interni.
Nel caso della grafite (carbonio) l'energia di legame e' al massimo
500 eV, mentre i fotoni dei raggi X usati erano (mi pare) di circa 20
keV, ossia di energie 40 volte maggiori.
--
Elio Fabri
Received on Sun Dec 23 2007 - 20:43:25 CET