Joseph ha scritto:
> Se ho un sistema di cariche,con l'assorbimento di un fotone di energia
> pari a hf con f=frequenza definita, si ha il passaggio dell'atomo da
> uno stato stazionario ad un altro a maggiore energia...ci� che succede
> � che l'elettrone passa da un livello energetico all'altro?e le altre
> cariche presenti nell'atomo (quali i protoni) non risentono per nulla
> della radiazione elettromagnetica?Ci� che voglio capire � se il
> passagio dell'atomo da uno stato stazionario all'altro � equivalente
> al passaggio dell'eletrone all'interno dell'atomo da un livello
> energetico all'altro....
La questione non e' semplicissima e coinvolge diversi aspetti.
Debbo inoltre assumere che tu abbia adeguate conoscenze di meccamica
amalitica e di m.q. (almeno iniziali); altrimenti non saprei come
spiegarmi.
Per cominciare, pensiamo all'atomo piu' semplice: idrogeno, ossia
elettrone e protone legati.
Cone sai (spero) un sistem del genere puo' essere analizzato separando
il moto del centro di massa e il moto relativo delle due particelle:
quando si parla di "stati stazionari" ci si riferisce al moto
relativo.
Saprai anche che il moto relativo equivale a quello di una particella
vente la massa ridotta, che si muove attorno a un centro di forza
fisso.
Quindi di fatto sei ridotto a una sola particella (tre gradi di
liberta') ecc. ecc.
Tutto bene finche' il sistema e' isolato.
Quando interviene un'onda e.m., la si trattac ome una perturbazione
ossia un termine aggiuntivo nella hamiltoniana del sistema.
Dato che entrambe le particelle sono cariche, tutte e due
contribuiscono alla perturbazione; pero' grazie alla grande differenza
di massa si vede che *in prima approssimazione* la carica del protone
_a questo scopo_ puo' essere trascurata.
Ecco perche' si parla sempre di "elettrone" che salta da uno stato
stazionario all'altro; a rigore non e' corretto, ma e' un'appross.
adeguata in molti casi.
Ma questo era solo il primo passo...
Se abbiamo un atomo con piu' elettroni, la cosa si complica per piu'
motivi.
Il discorso del moto relativo si puo' sempre fare, per cui tralasciamo
il moto del nucleo.
Ma diventa complicato descrivere gli stati stazionari dle sistema di n
elettroni, e di fatto non lo si sa fare in modo esatto, neppure quando
gli elettroni sono soltanto due.
Ora debbo stringere per non scrivere un trattato :) ma tutta la
terminologia spettroscopica di "configurazioni", "termini", ecc. nasce
da qui.
Poi dobbiamo fari i conti col campo esterno, che stavolta interagira'
con *tutti* gli elettroni, per cui il termine di perturbazione nella
hamiltoniana conterra' gli n contributi, sommati fra loro.
Qui aiuta un altro fatto: che il problema viene di regola trattato al
primo ordine perturbativo, e a questo ordine solo uno per volta dei
diversi contributi puo' avere effetto.
Le due cose messe insieme fano si' che si finisca per parlare di "un
singolo elettrone che salta ecc."
Non so quanto sono riuscito comprensibile, ma mi pare difficile fare
di meglio in questo ambiente (newsgroup).
Sono i libri o i professori che dovrebbero fare di meglio...
> Inoltre non mi � chiara un'altra cosa:il fotone emesso dal passaggio
> da uno stato stazionario all'altro non � possibile utilizzarlo per il
> processo inverso per un atomo con uguali
> caratteristiche...concettualmente perch� questo avviene?Non � sempre
> valida la legge di conservazione dell'energia?
Non so se ho capito bene, ma qui entra in ballo proprio il fatto che
c'e' anche il moto del centro di massa...
Immagina il tuo atomo di H fermo nello stato n=2.
A un certo punto emette un fotone: che energia avra' il fotone? E2-E1?
Non proprio, perche' l'atomo necessariamente rincula e si prende un
po' di energia cinetica; quindi l'energia del fotone sara' leggermente
minore.
(Quanto minore? Lascio a te il conto ;-) )
Viceversa, se l'atomo e' fermo mello stato fondamentale, che energia
deve avere un fotone per farlo passare nello stato n=2?
Quando l'atomo avra' assorbito il fotone, avra' acquistato anche la
sua q. di moto, e quindi una parte dell'energia del fotone te la
troverai come energia cinetica del centro di massa.
Il resto dovra' essere giusto E2-E1, il che prova che il fotone
iniziale dovra' avere un'energia un po' maggiore di E2-E1.
(Quanto maggiore? Lascio a te il conto ;-) )
Se metti insieme le due cose, vedi che ci sono due motivi per cui il
fotone emesso dal primo atomo non basta per eccitare il secondo.
In sintesi, una volta assorbito il fotone entrambi gli atomi sarebbero
in moto, e le loro energie cinetiche da dove le prendiano?
BTW, questi giochetti sono oggi essenziali per le tecniche di
raffreddamento laser, fontane atomiche, ecc.
--
Elio Fabri
Received on Sat Apr 22 2006 - 21:04:36 CEST